800GHz帯用NbN超伝導SIS接合ミキサー製造技術の開発

800GHz频段NbN超导SIS结混频器制造技术开发

• 批准号: 13740130
• 负责人: 安藤 浩哉
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Toyota National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740130/
• 关键词: SIS接合ミキサー; 広帯域; バタワース型ローパスフィルタ; 3dBブランチラインカプラ; 電磁界解析; 行列を用いた周波数特性の数値解析; SSB受信機; 設計・評価; バタワースフィルタ; スケールモデル

超伝導受信機に用いるSIS接合ミキサーの性能は,SIS接合ミキサー周辺に配置されるフィルターやSSB受信機を構成するのに欠くことのできない90度ハイブリッドカプラーの性能等の高周波コンポーネントの周波数特性に左右される.本研究では,SIS接合ミキサーの製造技術の確立の一環として,「広帯域なSIS接合ミキサー」を設計するために,回路理論に基づく行列を用いた解析手法を考案・開発し,実際に広帯域な高周波コンポーネントを製作して評価を行なった.まず,ローパス・フィルターの設計では,IF帯域(通過帯域)で最良な平坦特性が得られるようにバタワース型のフィルターを採用し,回路理論的な設計手法に基いたSIS接合ミキサーのインピーダンスの変更に柔軟に対応できる設計手法を提案した.実際にその設計手法に基づいてローパス・フィルターのスケールモデルを製作し,電磁界解析の結果通りの動作を確認した.このフィルターは,通過帯域でのリプルはゼロであり,インダクター部やキャパシター部の長さを変えることで,ローパス・フィルタとして動作する周波数領域を任意に変えることが可能である.また,90度ハイブリッドカプラーの設計では,上記のローパス・フィルターの設計と同様な回路理論的な設計手法を用い,E分岐とH分岐のどちらの3dBブランチラインカプラに対しても柔軟に対応できることを確認した.この手法に従えば,「RF用の導波管タイプの90度ハイブリッドカプラー」と「IF用のストリップ線路タイプの90度ハイブリッドカプラー」のどちらでも,基本設計(電磁界シミュレータにかける前の設計)が可能である.この手法を用いて,84GHzから116GHzの周波数範囲で用いることができる100GHz帯用の広帯域の3dBブランチラインカプラを開発した.(このカプラは,電波天文学の分野の国際的な大規模プロジェクトである「アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計(ALMA)」計画の仕様を満足する.)

The performance of the SIS joint support used in the ultrasound transmitter receiver is affected by the performance of the 90-degree high-frequency cable driver and the frequency characteristics of the high-frequency cable driver, such as the performance of the SIS joint support and the SSB receiver. This study is aimed at establishing the manufacturing process of SIS junction and evaluating the design of SIS junction in broad band, the analysis method of SIS junction in broad band, and the manufacturing process of SIS junction in broad band. The design method of SIS joint is based on loop theory. The design method of SIS joint is based on loop theory. In fact, the design method is based on the production of electromagnetic field analysis results through the action of confirmation. This is the first time that the number of cycles in the field has changed. The design of 90-degree hybrid design and the design method of the same loop theory mentioned above are used in the design method of E and H. The design method of E and H is confirmed by the 3dB hybrid design. This technique is based on the basic design of "RF waveguide" and "IF waveguide"(electromagnetic waveguide). This technique is used to develop a 3dB bandwidth for the frequency band from 84GHz to 116GHz. (This is the first time that an international large-scale radio astronomy project has been launched.)

项目成果

H.Andoh, S.Asayama, H.Mizuno, N.Mizuno, T.Tsukamoto, T, Sugiura, Y.Fukui: "Numerical Matrix Analysis for Performances of Wideband 100GHz Branch-line Couples"International Journal of Infrared and Millimeter Waves. Vol.24(in press). (2003)

H.Andoh、S.Asayama、H.Mizuno、N.Mizuno、T.Tsukamoto、T、Sugiura、Y.Fukui：“宽带 100GHz 支线耦合性能的数值矩阵分析”国际红外和毫米波杂志。

磯谷鉄郎, 安藤浩哉, 杉浦藤虎, 塚本武彦, 浅山信一郎, 小川英夫: "100GHz帯超伝導受信器に用いる3dBブランチラインカプラーのスケールモデルによる評価"平成13年度電気関係学会東海支部連合大会講演論文集. 204 (2001)

Tetsuro Isoya、Hiroya Ando、Fujitora Sugiura、Takehiko Tsukamoto、Shinichiro Asayama、Hideo Okawa：“使用用于 100GHz 频段超导接收器的 3dB 分支线耦合器的比例模型进行评估”在 2001 年东海电机分会联合会上发表的演讲论文日本工程师集。204（2001）

木村公洋, 浅山信一郎, 米倉覚則, 小川英夫, 安藤浩哉 他: "ALMAミリ波帯光学系の設計"天文学会 2002年春季年会講演予稿集. (2002)

Kimira Kimura、Shinichiro Asayama、Katsunori Yonekura、Hideo Okawa、Hiroya Ando等人：《ALMA毫米波光学系统的设计》天文学会2002年春季年会论文集（2002年）。

磯谷鉄郎, 安藤浩哉, 杉浦藤虎, 塚本武彦, 浅山信一郎, 小川英夫: "100GHz帯超伝導受信器に用いる3dBブランチラインカプラーのスケールモデルによる評価"平成13年度電気関係学会東海支部連合大会 講演論文集. 204 (2001)

Tetsuro Isoya、Hiroya Ando、Fujitora Sugiura、Takehiko Tsukamoto、Shinichiro Asayama、Hideo Okawa：“使用用于 100GHz 频段超导接收器的 3dB 分支线耦合器的比例模型进行评估”2001 年东海电气分会联合会的演讲论文日本工程师会议集 204 (2001)。

安藤浩哉: "3dBブランチラインカプラの開発"受信機関連技術開発に関するワークショップ. (2002)

Hiroya Ando：“3dB 支线耦合器的开发”接收器相关技术开发研讨会（2002 年）。