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Development of novel ultra wideband feed and receiver system for VLBI and precious atmospheric water vapor measurement

Research Project

Project/Area Number 21H04524
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
Research InstitutionRitsumeikan University (2023-2024)
Kyoto University (2021-2022)

Principal Investigator

Hideki Ujihara  立命館大学, 総合科学技術研究機構, 研究員 (40399283)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 市川 隆一  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 研究マネージャー (40359055)
関戸 衛  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波標準研究センター, 研究マネージャー (60359057)
宗包 浩志  国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 研究室長 (50370812)
小林 知勝  国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 研究室長 (40447991)
宮原 伐折羅  国土地理院(地理地殻活動研究センター), その他部局等, 技官(その他) (90825457)
寺家 孝明  国立天文台, 水沢VLBI観測所, 助教 (40425400)
小山 友明  国立天文台, 水沢VLBI観測所, 特任専門員 (70425403)
竹内 央  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (90329029)
今井 裕  鹿児島大学, 総合科学域総合教育学系, 教授 (70374155)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥41,730,000 (Direct Cost: ¥32,100,000、Indirect Cost: ¥9,630,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Keywords広帯域アンテナ / VLBI / 電波天文 / 放射計 / 水蒸気 / レンズアンテナ / 多モードホーン / 広帯域 / 多周波 / ビーム伝送系 / ラジオメータ / 軌道決定 / 超広帯域 / リモートセンシング / 測地 / OMT
Outline of Research at the Start

VLBIは遠方の天体からの電波を複数の電波望遠鏡で受信し、相関処理を行うことで10,000km の距離と方向をミリメートル精度で、また地球の自転速度変動を1000分の1 秒を切る精度で計測可能な宇宙測地技術である。最近では「はやぶさ2」等の深宇宙探査機の軌道決定、大陸間での光格子時計の高精度国際周波数比較にも貢献した。しかし受信機は各観測機関の目的に特化している。また根本的に電波星からの信号を地上で受信する限り、地球大気による電波伝播遅延誤差が精度向上の壁である。本研究は革新的な超広帯域受信観測系を開発し、大気の壁と分野の壁を超えた汎用VLBI観測による新たなサイエンスを拓くことを目標とする。

Outline of Final Research Achievements

In VLBI observations, each station receives same signals from the celestial radio source with different propagation delay caused by different atmosphere status on each site. A novel wideband feed and receiver system have been developed to enable simultaneous observation for VLBI and the atmosphere in the same direction that causes fluctuation of propagation delay. The developed wideband system has been tested as a receiver of 45 m antenna in Nobeyama Radio Observatory of National Astronomical Observatory in Japan. Experimental observations for simultaneous 22 GHz(K-band) and 43 GHz(Q-band) VLBI and the atmosphere was succeeded. That proves this compact and wideband receiver system is stable for VLBI observation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

目的ごとに異なる周波数に合わせて設計したフィードを並列して用いる多波長受信機に比べ、1本の広帯域フィードによる受信システムは受からない周波数帯がなく、受信システムを簡素化・小型化できる。VGOSやSKAなど測地VLBIや電波天文観測用に他国で開発された広帯域フィードと異なり、搭載する電波望遠鏡(あるいはアンテナ)に合わせたビーム幅を持つ広帯域フィードを自在に設計できるのが本課題の特徴であり、従来のマイクロ波放射計に比べて桁違いの高空間分解能が得られ、K/Q同時のVLBI観測も可能な点は世界初である。開発された技術を気象観測衛星やリモセン衛星に応用すれば、衛星を小型化あるいは高機能化できる。

Report

(6 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (55 results)

All 2025 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (45 results) (of which Int'l Joint Research: 13 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (1 results)

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      https://www.rish.kyoto-u.ac.jp/fellows/2022m02/

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      https://www.rish.kyoto-u.ac.jp/fellows/2021m05/

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Published: 2021-04-28   Modified: 2026-01-16  

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