サブミリ波におけるヘテロダイン受信機の開発と星間水蒸気探査

亚毫米波和星际水汽探测中的外差接收机研制

• 批准号: 04233102
• 负责人: 水野 皓司
• 金额: $ 32.7万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1994
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04233102/
• 关键词: サブミリ波; SIS検出; ミリ波発振器アレイ; イメージング; 超伝導発振器; SIS検出器; 電磁波ビーム; スロットアンテナ

光と電波との境界領域サブミリ波帯には、原子、分子の豊富なスペクトル線やダストの熱放射は存在し、その観測は星間物質の研究上きわめて重要である。本研究は、目標を500GHz近辺におき、その領域における電波天文学用の受信機を開発することを具体的な目標としている。[A]サブミリ波SIS受信機サブミリ波SIS受信機の開発は、SIS接合、ミキサ-回路、受信機構成のいずれについても大きく進歩した。微小SIS接合の品質向上技術を確実なものとし、さらに、同調回路内蔵型の接合作成にも成功した。ミキサ-回路では電磁界の有限要素法を駆使した設計法を開発し、固定同調型のSISミキサ-回路設計を実現した。受信機光学系で独自の準光学的回路によるシングル・サイド化SISミキサ-を考案した。冷却系では将来宇宙用にも使用できる超小型4K冷凍機を開発した。[B]超伝導発振器(FFO)FFOについては通産省電子技術総合研究所の協力を得て単結晶NbN接合をスロット・アンテナと結合したデバイスを製作し、400GHzから最高840GHzまでの周波数での発振を確認した。超伝導ストリップ線路と発振器の結合には磁気結合方式を提案した。数値シミュレーションにより、この方式では効率が良く、広帯域の結合が可能であることを実証した。これをNbN/Pb-Inジョセフソン素子を用いた実験により確認した。[C]多素子デバイス準光学的構造を有する多素子発振器の為の結合と可変の出力鏡としてメッシュと誘電体板よりなる構造を提案し理論的解析及び実験によりその有用性を確認した。三端子素子を用いた準光学的多素子発振器により24GHzの発振またガンダイオードを用いた多素子発振器により90GHzの発振を得た。これらはトップデータである。また、昨年設計を完了した共鳴トンネル素子を製作し、ミリ波帯での発振を確認した。

と light waves と の border areas サ ブ ミ リ wave 帯 に は, atomic and molecular の aboundant な ス ペ ク ト ル line や ダ ス ト の thermal radiation は し, そ の 観 は star の between material research on measuring き わ め て important で あ る. は, this study targets を 500 GHZ nearly 辺 に お き, そ の field に お け る radio astronomy with の trusted machine を open 発 す る こ と を specific な target と し て い る. [A] サ ブ ミ リ wave SIS trusted machine サ ブ ミ リ wave SIS trusted machine の open 発 は, SIS junction, ミ キ サ - loop, fiduciary institutions into の い ず れ に つ い て も big き く into step し た. The micro-SIS bonding process for quality improvement is を indeed な <e:1> <s:1> と と と さらに, さらに, and the in-cell type <s:1> bonding in the homology loop is successfully に た た. ミ キ サ - loop で は electromagnetic field の finite elements method を 駆 make し た design method を open 発 し, fixed type homology の SIS ミ キ サ - circuit design を be presently し た. Department of trusted machine light で の alone must optical circuit に よ る シ ン グ ル · サ イ ド change SIS ミ キ サ - し を test case た. The cooling system で で will be used in the future for the universe. Youdaoplaceholder1 に will be used for で る る. The ultra-small 4K freezer を will be developed by <s:1> た. [B] super 伝 guide 発 oscillator (FFO) FFO に つ い て は miti 総 and electronic technology research institute の together を have て 単 crystallization NbN joint を ス ロ ッ ト · ア ン テ ナ と combining し た デ バ イ ス を し making, 400 GHZ か ら maximum 840 GHZ ま で の cycle for で の 発 vibration を confirm し た. Proposal for super伝 conducting ストリップ circuit と vibrator block combination に magnetic gas combination method を た た た. The numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り, こ の way で は く が good working rate, hiroo 帯 domain の combining が may で あ る こ と を card be し た. The <s:1> れをNbN/Pb-Inジョセフソ ジョセフソ element を is confirmed by the <s:1> た experiment によ によ た. [C] more plain child デ バ イ ス must have optical structure を す る element child more 発 oscillator combination と の is の is - の output mirror と し て メ ッ シ ュ と induced electric board よ り な る を proposal し theory analytical and び be 験 に よ り そ の usefulness を confirm し た. Three terminal element child を with い た more accurate optical element child 発 oscillator に よ り 24 GHZ の 発 vibration ま た ガ ン ダ イ オ ー ド を with い た element child more 発 oscillator に よ り 90 GHZ の 発 vibration を た. Youdaoplaceholder0 れら トップデ トップデ タである タである. ま た finished, yesterday in design を し た resonance ト ン ネ ル element child を し making, ミ リ wave 帯 で の 発 vibration を confirm し た.

项目成果

K.Watanabe: "Kinetic Inductance of Superconducting Coplanar Waveguides" Jpn.J.Appl.Phys.33. 5708-5712 (1994)

K.Watanabe：“超导共面波导的动感系数”Jpn.J.Appl.Phys.33。

S.Kohjiro: "Stress in NbCxN_1-x Films prepared by Reactive RF Magnetron Sputtering" Jpn.Appl.Phys.32. 834-836 (1993)

S.Kohjiro：“通过反应射频磁控溅射制备的 NbCxN_1-x 薄膜中的应力”Jpn.Appl.Phys.32。

M.Tani: "Spectroscopic Characterization of Low-Temperature Grown GaAs Epitaxial Films" Jpn.J.Appl.Phys.33. 4807-4811 (1994)

M.Tani：“低温生长 GaAs 外延薄膜的光谱表征”Jpn.J.Appl.Phys.33。

上原 一浩,西村 宏,米倉 丈司,夏目 健一郎,水野 皓司: "ミリ波帯イメージングアレー用八木・宇田アンテナの最適設計" 電子情報通信学会論文誌. J75-B-II. 472-479 (1992)

Kazuhiro Uehara、Hiroshi Nishimura、Takeshi Yonekura、Kenichiro Natsume、Koji Mizuno：“毫米波段成像阵列八木宇田天线的优化设计”IEICE Transactions J75-B-II 472-479。

T.Noguchi: "An SIS Mixer Using Two Junctions Connected in Parallel" IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 5(予定). (1995)

T.Noguchi：“使用两个并行连接的 SIS 混合器”IEEE 应用超导汇刊 5（计划）。