川口則幸教授退任記念ワークショップ日通機における電波天文機器の開発 2014年6月3日日本通信機株式会社武井健寿お話する主な開発機器 • 野辺山宇宙電波望遠鏡受信システム４５ｍ鏡／５素子干渉計 (1980〜1982) • 冷却アンプの開発 (1988～ ) • VLBIビデオコンバータ (1988～) • 国土地理院VLBIシステム (1994) • はるか搭載LバンドLNA (1996) • • • • • • JEM/SMILES 搭載冷却LNA (1997～2003) ４３GHｚラジオメータ (1998) VERA受信機システム (2000～2001) ALMA 冷却コンポーネント (2005～2011) 43GHz InP MMIC (2007) VLBI 2010 受信機 (2012) ４５ｍ鏡受信機 • • • • • 受信帯域が広かったミリ波ローカル発振器ダウンコンバータフィルター音響光学型分光計野辺山５素子干渉計 • • • • • 受信周波数は22GHzと115GHz ミリ波位相同期ローカル発振器ラウンドトリップシステムケーブルイコライザ（スペクトル反転）ダウンコンバータ冷却アンプの開発 • 冷却受信機の開発で冷却IFアンプが必要 Lバンド (1.2-1.8GHz) Cバンド(5-7GHz) Sバンド(2-2.5GHz) • 冷却受信機のプリアンプとして Kバンド、Qバンド Lバンド冷却アンプ Sバンド5CH冷却アンプ Kバンド冷却アンプ Qバンド冷却アンプ VLBIビデオコンバータ • • • • • • 小さく、安くビデオコンバータとローカル部を各１筐体に周波数範囲は100-500MHz ローカルは10kHzステップ 16チャンネル収容バンド幅は2MHzでUSB/LSB選択可 K4型 VLBIビデオコンバータ（上）とローカル(下）国土地理院測地VLBIシステム • 新十津川、つくば３．８ｍ VLBIシステム (1994) ・受信バンドはS、X • 父島、姶良に１０ｍ VLBIシステム (1996) ・受信バンドはS、X • つくば３２ｍ局・Xバンド冷却受信機 (1997) ・バックエンド新十津川３．８ｍアンテナ父島１０ｍアンテナはるか搭載LNA ・初めての衛星搭載品製作・出来るだけ低雑音に・受信周波数 1670MHz ・雑音温度 38.3k ・動作温度 43.4dB はるか搭載LNA JEM/SMILES 搭載冷却LNA • 初めての衛星搭載用冷却アンプの製作 • サブミリ波冷却受信機の冷却IFアンプ周波数 11-13GHz 雑音温度 15K@20K 30K@90K 利得 16dB@20K 28dB@90K 振動レベル、信頼性確保、安全基準の確認等に苦労 JEM/SMILES フライトモデル４３GHｚラジオメータ • • • • • • VERAのサイト調査用周波数 42～44GHz アンテナ直線偏波／ビーム幅約10度ミラー指向角度 EL±180度ミラー指向再現性 0.03度以下ミラー指向分解能 0.1度以下北見工業大学での観測実験風景 VERA受信機システム • フロントエンドからベースバンド出力まで・22/43GHz冷却受信機 2ビームを考慮した形状・配置・ラウンドトリップシステム位相安定度へのこだわり発振器の温度コントロール位相安定度測定＠CRL小金井電波暗室 • VERA RX WG (2002年～2009年) • • • • • 断熱フランジの改善 LNAの性能向上フィドーム膜の測定 2偏波化の検討運用上で発生した諸問題への対応 ALMA 冷却コンポーネント • 冷却低雑音アンプ雑音温度 8k以下利得 30dB以上 • 冷却アイソレータ挿入損失 0.3dB以下アイソレーション 18dB以上 • 冷却ハイブリッド挿入損失 0.5dB以下アイソレーション 19dB以上 ※周波数帯域は4-8GHz 4-8GHz冷却ハイブリッド ALMA冷却コンポーネント外観 4-8GHz冷却アンプ 4-8GHz冷却アイソレータ 43GHz InP MMIC • • • • • 初めてのMMIC開発冷却パラメータを測定し、回路設計周波数 41-45GHz 雑音温度 30k以下利得 28dB以上 InP HEM MMIC InP MMICアンプ外観アンプ内部 43GHz InP HEMT LNA, 9837QC T=22K 72L001(Te) 74M005(Te) 72M002(Te) 74M006(Te) 72M003(Te) 72M004(Te) 80 noise temperature [K] 70 60 50 40 30 20 10 0 40 41 42 43 frequency [GHz] 44 45 VLBI 2010 受信機 • • • • • • QRFHフィードを使用した超広帯域冷却受信機１０K冷凍機を採用フィードは20K近くまで冷却窓にはマイラーフィルムを使用周波数範囲 2～14GHz 雑音温度 30K以下超広帯域冷却受信機の外観と内部超広帯域冷却受信機の雑音特性 Receiver Noise Temperature Hot(300K)-Cold(77K) measurement V Stage: 9.7K, Feed: 21.5K 100 Noise Temperature [K] 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 3 4 5 6 7 8 9 Frequency [GHz] 10 11 12 13 14 最後に長い間ご指導、ご支援頂きました川口先生をはじめ多くの関係の方々に感謝申し上げます。