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ALMA用ミリ波帯超広帯域超伝導受信器システムの開発

ALMA毫米波超宽带超导接收系统研制

基本信息

批准号：
02J00642
负责人：
浅山信一郎
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J00642/
关键词：
超伝導ミクサミリ波電磁界解析

项目摘要

本研究では、ALMA計画で使用するミリ波帯サイドバンド分離超伝導ミクサの開発を行なった。ALMA計画は、日米欧が共同でチリ・アンデスの標高5000mの高原に、アンテナ80台からなる巨大な干渉計を建設する計画である。本研究では、従来まで解析が困難だった導波管内電極部のインピーダンスを電磁界解析を用いて求める手法を確立し、新たに超伝導素子及びミクサマウントを設計・製作した。その結果、100GHz帯でDSB雑音温度20K(量子限界の約4倍)とALMAのスペックに迫る性能の超伝導ミクサの開発に成功した。上記の超伝導ミクサを用いてサイドバンド分離超伝導ミクサの開発を行なった。ALMA計画では、小型で機械式調整機構が不要な、導波管方式サイドバンド分離超伝導ミクサが求められている。このミクサは、位相差を利用して両サイドバンド(LSBおよびDSB)の信号を分離するため、機械式調整機構がないメリットを持つ。また位相分波器等を導波管部品で製作することで、受信機の小型化ができる。本研究では、サイドバンド分離超伝導ミクサの実現に必要な、位相分波器、及び局部発振信号結合器等の導波管部品の設計・製作を行ない、ALMAの要求を満たす導波管コンポーネントの製作に成功した。さらにALMAでの小型化、量産化の観点から、導波管コンポーネントとDSBミクサを一つのユニットに集積した導波管集積型サイドバンド分離超伝導ミクサの開発を行なった。受信機性能は、中間周波数帯:4-8GHz帯で、局部発振周波数90-115GHzにわたりシングル・サイドバンド(SSB)雑音温度60K以下、最小雑音温度50K(@100GHz)、サイドバンド分離比10dB以上を達成しており、同周波数帯のサイドバンド分離超伝導ミクサとしては世界最高の部類に属する。さらにこの集積型サイドバンド分離超伝導ミクサを電波望遠鏡に搭載し、天体からのスペクトル輝線の観測に成功した。同タイプの受信機での天体観測は、この観測が世界初である。これらの成果を博士論文としてまとめ、大阪府立大学の理学博士を平成16年3月末で取得することになった。

This study is aimed at the development of the ALMA project using a single-wavelength spectrum and a single-wavelength spectrum. ALMA plans to jointly build 80 units on a plateau with an elevation of 5000m. In this study, we have established a new method for analyzing the electromagnetic field of waveguide inner electrode, and designed and manufactured the waveguide inner electrode. The results show that the DSB has a sound temperature of 20K(about 4 times the quantum limit) in the 100GHz band and the development of ALMA has been successful. Note that the development of superconductors is carried out by separating superconductors from each other The ALMA program is designed to provide a small, mechanical adjustment mechanism, waveguide mode, and separation of the waveguide. The signal separation and mechanical adjustment mechanism of the phase difference are used to separate the signals from the LSB and DSB. The manufacture of waveguide components such as phase splitters and the miniaturization of signal receivers In this study, the design and fabrication of waveguide components such as phase splitters and local vibration signal combiners are carried out. The requirements of ALMA are met. The fabrication of waveguide components is successful. In addition, the miniaturization and mass production of ALMA have been improved, and the development of waveguide integrated circuit and DSB integrated circuit has been improved. Receiver performance: intermediate frequency band:4-8GHz band, local transmission frequency 90-115GHz band, SSB noise temperature below 60K, minimum noise temperature 50K(@100GHz), separation ratio of more than 10dB to achieve the highest, the same frequency band, separation ratio of more than 10dB to achieve the highest category in the world. Now, the integrated satellite separation system has been successfully detected by radio telescope. In the same way, the celestial body of the receiver is measured, and the celestial body of the receiver is measured. Ph.D. thesis, Osaka Prefectural University, Heisei 16, end of March