Abstract
The Pierre Auger Observatory is exploring the potential of the radio detection technique to study extensive air showers induced by ultra-high energy cosmic rays. The Auger Engineering Radio Array (AERA) addresses both technological and scientific aspects of the radio technique. A first phase of AERA has been operating since September 2010 with detector stations observing radio signals at frequencies between 30 and 80 MHz. In this paper we present comparative studies to identify and optimize the antenna design for the final configuration of AERA consisting of 160 individual radio detector stations. The transient nature of the air shower signal requires a detailed description of the antenna sensor. As the ultra-wideband reception of pulses is not widely discussed in antenna literature, we review the relevant antenna characteristics and enhance theoretical considerations towards the impulse response of antennas including polarization effects and multiple signal reflections. On the basis of the vector effective length we study the transient response characteristics of three candidate antennas in the time domain. Observing the variation of the continuous galactic background intensity we rank the antennas with respect to the noise level added to the galactic signal.
| Original language | British English |
|---|---|
| Article number | P10011 |
| Journal | Journal of Instrumentation |
| Volume | 7 |
| Issue number | 10 |
| DOIs | |
| State | Published - Oct 2012 |
Keywords
- Antennas
- Large detector systems for particle and astroparticle physics
Fingerprint
Dive into the research topics of 'Antennas for the detection of radio emission pulses from cosmic-ray induced air showers at the Pierre Auger Observatory'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Journal of Instrumentation, Vol. 7, No. 10, P10011, 10.2012.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Antennas for the detection of radio emission pulses from cosmic-ray induced air showers at the Pierre Auger Observatory
AU - Abreu, P.
AU - Aglietta, M.
AU - Ahlers, M.
AU - Ahn, E. J.
AU - Albuquerque, I. F.M.
AU - Allard, D.
AU - Allekotte, I.
AU - Allen, J.
AU - Allison, P.
AU - Almela, A.
AU - Alvarez Castillo, J.
AU - Alvarez-Muñiz, J.
AU - Alves Batista, R.
AU - Ambrosio, M.
AU - Aminaei, A.
AU - Anchordoqui, L.
AU - Andringa, S.
AU - Antičić, T.
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AU - Arganda, E.
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AU - Asorey, H.
AU - Assis, P.
AU - Aublin, J.
AU - Ave, M.
AU - Avenier, M.
AU - Avila, G.
AU - Badescu, A. M.
AU - Balzer, M.
AU - Barber, K. B.
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AU - Barroso, S. L.C.
AU - Baughman, B.
AU - Bäuml, J.
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AU - Bellido, J. A.
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AU - Berat, C.
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AU - Blanco, F.
AU - Blanco, M.
AU - Bleve, C.
AU - Blümer, H.
AU - Boháčová, M.
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AU - Cooper, M. J.
AU - Coppens, J.
AU - Cordier, A.
AU - Coutu, S.
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AU - Creusot, A.
AU - Criss, A.
AU - Cronin, J.
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AU - Dagoret-Campagne, S.
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AU - Daniel, B.
AU - Dasso, S.
AU - Daumiller, K.
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AU - De Donato, C.
AU - De Jong, S. J.
AU - De La Vega, G.
AU - De Mello Junior, W. J.M.
AU - De Mello Neto, J. R.T.
AU - De Mitri, I.
AU - De Souza, V.
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AU - Diep, P. N.
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AU - Docters, W.
AU - D'Olivo, J. C.
AU - Dong, P. N.
AU - Dorofeev, A.
AU - Dos Anjos, J. C.
AU - Dova, M. T.
AU - D'Urso, D.
AU - Dutan, I.
AU - Ebr, J.
AU - Engel, R.
AU - Erdmann, M.
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AU - Espadanal, J.
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AU - Falcke, H.
AU - Farrar, G.
AU - Fauth, A. C.
AU - Fazzini, N.
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AU - Fraenkel, E. D.
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AU - Garcia-Pinto, D.
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AU - Gitto, J.
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AU - Gold, M. S.
AU - Golup, G.
AU - Gomez Albarracin, F.
AU - Gómez Berisso, M.
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AU - Gonzalez, J. G.
AU - Gookin, B.
AU - Gorgi, A.
AU - Gouffon, P.
AU - Grashorn, E.
AU - Grebe, S.
AU - Griffith, N.
AU - Grigat, M.
AU - Grillo, A. F.
AU - Guardincerri, Y.
AU - Guarino, F.
AU - Guedes, G. P.
AU - Hansen, P.
AU - Harari, D.
AU - Harrison, T. A.
AU - Harton, J. L.
AU - Haungs, A.
AU - Hebbeker, T.
AU - Heck, D.
AU - Herve, A. E.
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AU - Hollon, N.
AU - Holmes, V. C.
AU - Homola, P.
AU - Hörandel, J. R.
AU - Horvath, P.
AU - Hrabovsk, M.
AU - Huber, D.
AU - Huege, T.
AU - Insolia, A.
AU - Ionita, F.
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AU - Jarne, C.
AU - Jiraskova, S.
AU - Josebachuili, M.
AU - Kadija, K.
AU - Kampert, K. H.
AU - Karhan, P.
AU - Kasper, P.
AU - Katkov, I.
AU - Kégl, B.
AU - Keilhauer, B.
AU - Keivani, A.
AU - Kelley, J. L.
AU - Kemp, E.
AU - Kieckhafer, R. M.
AU - Klages, H. O.
AU - Kleifges, M.
AU - Kleinfeller, J.
AU - Knapp, J.
AU - -H Koang, D.
AU - Kotera, K.
AU - Krohm, N.
AU - Krömer, O.
AU - Kruppke-Hansen, D.
AU - Kuempel, D.
AU - Kulbartz, J. K.
AU - Kunka, N.
AU - La Rosa, G.
AU - Lachaud, C.
AU - Lahurd, D.
AU - Latronico, L.
AU - Lauer, R.
AU - Lautridou, P.
AU - Le Coz, S.
AU - Leão, M. S.A.B.
AU - Lebrun, D.
AU - Lebrun, P.
AU - Leigui De Oliveira, M. A.
AU - Letessier-Selvon, A.
AU - Lhenry-Yvon, I.
AU - Link, K.
AU - López, R.
AU - Lopez Agüera, A.
AU - Louedec, K.
AU - Lozano Bahilo, J.
AU - Lu, L.
AU - Lucero, A.
AU - Ludwig, M.
AU - Lyberis, H.
AU - MacCarone, M. C.
AU - MacOlino, C.
AU - Maldera, S.
AU - Maller, J.
AU - Mandat, D.
AU - Mantsch, P.
AU - Mariazzi, A. G.
AU - Marin, J.
AU - Marin, V.
AU - Maris, I. C.
AU - Marquez Falcon, H. R.
AU - Marsella, G.
AU - Martello, D.
AU - Martin, L.
AU - Martinez, H.
AU - Martínez Bravo, O.
AU - Martraire, D.
AU - Masías Meza, J. J.
AU - Mathes, H. J.
AU - Matthews, J.
AU - Matthews, J. A.J.
AU - Matthiae, G.
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AU - Maurizio, D.
AU - Mazur, P. O.
AU - Medina-Tanco, G.
AU - Melissas, M.
AU - Melo, D.
AU - Menichetti, E.
AU - Menshikov, A.
AU - Mertsch, P.
AU - Meurer, C.
AU - Meyhandan, R.
AU - Mićanović, S.
AU - Micheletti, M. I.
AU - Minaya, I. A.
AU - Miramonti, L.
AU - Molina-Bueno, L.
AU - Mollerach, S.
AU - Monasor, M.
AU - Monnier Ragaigne, D.
AU - Montanet, F.
AU - Morales, B.
AU - Morello, C.
AU - Moreno, E.
AU - Moreno, J. C.
AU - Mostafá, M.
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AU - Muller, M. A.
AU - Müller, G.
AU - Münchmeyer, M.
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AU - Navarra, G.
AU - Navarro, J. L.
AU - Navas, S.
AU - Necesal, P.
AU - Nellen, L.
AU - Nelles, A.
AU - Neuser, J.
AU - Nhung, P. T.
AU - Niechciol, M.
AU - Niemietz, L.
AU - Nierstenhoefer, N.
AU - Nitz, D.
AU - Nosek, D.
AU - Nožka, L.
AU - Oehlschläger, J.
AU - Olinto, A.
AU - Ortiz, M.
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AU - Pakk Selmi-Dei, D.
AU - Palatka, M.
AU - Pallotta, J.
AU - Palmieri, N.
AU - Parente, G.
AU - Parizot, E.
AU - Parra, A.
AU - Pastor, S.
AU - Paul, T.
AU - Pech, M.
AU - Pekala, J.
AU - Pelayo, R.
AU - Pepe, I. M.
AU - Perrone, L.
AU - Pesce, R.
AU - Petermann, E.
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AU - Petrolini, A.
AU - Petrov, Y.
AU - Pfendner, C.
AU - Piegaia, R.
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AU - Platino, M.
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AU - Privitera, P.
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AU - Quel, E. J.
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AU - Rodriguez Martino, J.
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AU - Rodríguez-Frías, M. D.
AU - Ros, G.
AU - Rosado, J.
AU - Rossler, T.
AU - Roth, M.
AU - Rouillé-D'Orfeuil, B.
AU - Roulet, E.
AU - Rovero, A. C.
AU - Rühle, C.
AU - Saftoiu, A.
AU - Salamida, F.
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AU - Salesa Greus, F.
AU - Salina, G.
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AU - Santo, C. E.
AU - Santos, E.
AU - Santos, E. M.
AU - Sarazin, F.
AU - Sarkar, B.
AU - Sarkar, S.
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AU - Segreto, A.
AU - Settimo, M.
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AU - Shellard, R. C.
AU - Sidelnik, I.
AU - Sigl, G.
AU - Silva Lopez, H. H.
AU - Sima, O.
AU - Śmiałkowski, A.
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AU - Sommers, P.
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AU - Todero Peixoto, C. J.
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AU - Tomé, B.
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AU - Tristram, G.
AU - Trovato, E.
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AU - Urban, M.
AU - Valdés Galicia, J. F.
AU - Valiño, I.
AU - Valore, L.
AU - Van Aar, G.
AU - Van Den Berg, A. M.
AU - Van Vliet, A.
AU - Varela, E.
AU - Vargas Cárdenas, B.
AU - Vázquez, J. R.
AU - Vázquez, R. A.
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AU - Verzi, V.
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AU - Villaseñor, L.
AU - Wahlberg, H.
AU - Wahrlich, P.
AU - Wainberg, O.
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AU - Weidenhaupt, K.
AU - Weindl, A.
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AU - Westerhoff, S.
AU - Whelan, B. J.
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AU - Wieczorek, G.
AU - Wiencke, L.
AU - Wilczyska, B.
AU - Wilczyski, H.
AU - Will, M.
AU - Williams, C.
AU - Winchen, T.
AU - Wommer, M.
AU - Wundheiler, B.
AU - Yamamoto, T.
AU - Yapici, T.
AU - Younk, P.
AU - Yuan, G.
AU - Yushkov, A.
AU - Zamorano Garcia, B.
AU - Zas, E.
AU - Zavrtanik, D.
AU - Zavrtanik, M.
AU - Zaw, I.
AU - Zepeda, A.
AU - Zhou, J.
AU - Zhu, Y.
AU - Zimbres Silva, M.
AU - Ziolkowski, M.
AU - Charrier, D.
AU - Denis, L.
AU - Hilgers, G.
AU - Mohrmann, L.
AU - Philipps, B.
AU - Seeger, O.
PY - 2012/10
Y1 - 2012/10
N2 - The Pierre Auger Observatory is exploring the potential of the radio detection technique to study extensive air showers induced by ultra-high energy cosmic rays. The Auger Engineering Radio Array (AERA) addresses both technological and scientific aspects of the radio technique. A first phase of AERA has been operating since September 2010 with detector stations observing radio signals at frequencies between 30 and 80 MHz. In this paper we present comparative studies to identify and optimize the antenna design for the final configuration of AERA consisting of 160 individual radio detector stations. The transient nature of the air shower signal requires a detailed description of the antenna sensor. As the ultra-wideband reception of pulses is not widely discussed in antenna literature, we review the relevant antenna characteristics and enhance theoretical considerations towards the impulse response of antennas including polarization effects and multiple signal reflections. On the basis of the vector effective length we study the transient response characteristics of three candidate antennas in the time domain. Observing the variation of the continuous galactic background intensity we rank the antennas with respect to the noise level added to the galactic signal.
AB - The Pierre Auger Observatory is exploring the potential of the radio detection technique to study extensive air showers induced by ultra-high energy cosmic rays. The Auger Engineering Radio Array (AERA) addresses both technological and scientific aspects of the radio technique. A first phase of AERA has been operating since September 2010 with detector stations observing radio signals at frequencies between 30 and 80 MHz. In this paper we present comparative studies to identify and optimize the antenna design for the final configuration of AERA consisting of 160 individual radio detector stations. The transient nature of the air shower signal requires a detailed description of the antenna sensor. As the ultra-wideband reception of pulses is not widely discussed in antenna literature, we review the relevant antenna characteristics and enhance theoretical considerations towards the impulse response of antennas including polarization effects and multiple signal reflections. On the basis of the vector effective length we study the transient response characteristics of three candidate antennas in the time domain. Observing the variation of the continuous galactic background intensity we rank the antennas with respect to the noise level added to the galactic signal.
KW - Antennas
KW - Large detector systems for particle and astroparticle physics
UR - https://www.scopus.com/pages/publications/84868279001
U2 - 10.1088/1748-0221/7/10/P10011
DO - 10.1088/1748-0221/7/10/P10011
M3 - Article
AN - SCOPUS:84868279001
SN - 1748-0221
VL - 7
JO - Journal of Instrumentation
JF - Journal of Instrumentation
IS - 10
M1 - P10011
ER -