導波管型サイドバンドセパレーティングミクサの開発

波导型边带分离混频器的研制

• 批准号: 15654029
• 负责人: 小川 英夫
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15654029/
• 关键词: ミクサ; サイドバンドセパレーティングミクサ; 電波天文学; 超伝導; ミリ波サブミリ波

従来、ミリ波帯観測装置では、受信機のシングルサイドバンド(SSB)化は準光学方式の干渉計や機械式同調方式などでイメージバンドにフィルタをかけることにより実現していた。しかし、これらの方式は必ず可動部品を伴うため、再現性や経年変化など問題点があった。これに対して、本研究のテーマであるサイドバンド分離ミクサは、可動部品がなく安定に動作する。この分離ミクサの実現にはミリ波帯90°ハイブリッドの開発が不可欠である。このハイブリッドの開発では電波の散乱行列に関する特性を行列計算で解析的に求め、電磁界解析法を用いて最適化した。その結果、比帯域〜30%のミリ波帯ハイブリッドの開発に成功した。また同様の手法でLO同位相分波器および方向性結合器等を開発し、ミクサには超伝導SIS素子を用いてサイドバンド分離ミクサの開発を行った。入力周波数90-115GHz(IF=4-8GHz)の受信機性能は、SSB雑音温度60K、最小雑音温度50K(@100GHz)、サイドバンド比10dBを達成した。さらに開発したサイドバンド分離ミクサを当研究室のオゾン観測装置に搭載し、オゾンスペクトルの受信に成功した。さらに150GHz帯の受信機性能としては、入力周波数125-163GHz帯にわたり、SSB雑音温度45K、サイドバンド比10dBを達成した。これはALMAプロジェクトのBand4と呼ばれる周波数帯に使用予定である。またCO(J=2-1)スペクトル観測のための200GHz帯の受信機としては、入力周波数220-230GHzにわたり、SSB雑音温度100K、サイドバンド比10dB以上を達成した。この受信機は60cm電波望遠鏡に搭載され、CO(J=2-1)スペクトルの観測に成功した。200GHz帯で、望遠鏡に搭載された導波管型分離ミクサを用いた天体スペクトル受信は世界初である。これらの分離ミクサはいずれも同ミクサとして世界最高の水準の部類に属しており、今後の展開が期待される。

The signal receiver is equipped with a receiver and a receiver. The receiver is equipped with a receiver and a receiver. The method of reproduction must be accompanied by movable parts. This study focuses on the stability of mobile components. The separation of the two sides of the wave band 90°, the separation of the two sides of the wave band 90°. The characteristics of the scattered wave array are calculated and optimized by the electromagnetic field analysis method. The results show that the development of the frequency band is successful with a bandwidth ratio of ~ 30%. The same method is used for the development of LO in-phase splitters and directional combiners. Signal receiver performance of 90-115GHz(IF=4-8GHz) input frequency, SSB noise temperature 60K, minimum noise temperature 50K(@100 GHz), and noise ratio 10dB. In the meantime, the development of the research laboratory has been successfully carried out by the test equipment. The receiver performance in the 150GHz band was achieved at 125-163GHz with an SSB tone temperature of 45K and a noise ratio of 10dB. The frequency Band of ALMA is predetermined. CO(J=2-1): Signal receiver in 200GHz band, input frequency 220-230GHz, SSB noise temperature 100K, signal ratio above 10dB. The receiver was successfully tested on a 60cm radio telescope, CO(J=2-1). 200GHz band, telescope equipped with waveguide type separation, use of celestial bodies, reception of information, the beginning of the world The world's highest level of service is expected to expand in the future.

项目成果

Yokogawa, S.: "Plug-In Cryogenic System for Cartridge-Type SIS Receivers"Publ.Astron.Soc.Japan. 55. 519-525 (2003)

Yokokawa, S.：“用于盒式 SIS 接收器的插入式低温系统”Publ.Astron.Soc.Japan。

Andoh, H.: "Numerical Matrix Analysis for Performances of Wideband 100GHz Branch-Line Couplers"Int.J.Infrared Millimeter Waves. 24. 773-788 (2003)

Andoh, H.：“宽带 100GHz 支线耦合器性能的数值矩阵分析”Int.J.红外毫米波。

Sugimoto, M.: "Thermal Link for Cartridge-type Cryostat"Cryogenics. 43. 435-439 (2003)

Sugimoto, M.：“筒式低温恒温器的热连接”Cryogenics。

Asayama, S.: "A Fixed-Tune W-Band Waveguide SIS Mixer with 4.0-7.5GHz IF"Int.J.Infrared Millimeter Waves. 24. 1091-1099 (2003)

Asayama, S.：“具有 4.0-7.5GHz IF 的固定调谐 W 波段波导 SIS 混频器”Int.J.红外毫米波。

Asayama, S.: "An Integrated Sideband-Separating SIS Mixer Based on Waveguide Split Block for 100 GHz Band with 4.0-8.0 GHz IF"Int.J.Infrared Millimeter Waves. 25. 107-117 (2004)

Asayama, S.：“一种基于波导分割块的集成边带分离 SIS 混频器，适用于 100 GHz 频段和 4.0-8.0 GHz IF”Int.J.红外毫米波。