サブミリ波干渉計の基礎開発研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01840003
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 石黒 正人 国立天文台, 電波天文学研究系, 教授 (40023684)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 正之 住友重機械工業(株), 精密事業部, 主任研究官 ; 廣本 宣久 郵政省通信総合研究所, 電波応用部, 技師 ; 稲谷 順司 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (20134629) ; 川辺 良平 国立天文台, 電波天文学研究系, 助手 (10195141) ; 松本 敏雄 名古屋大学, 理学部, 教授 (60022696)
• Keywords: サブミリ波 / 干渉計 / SIS素子 / SISミキサ-

Research Abstract

平成元年度は、1ミリ波帯(1300μm帯)、2ミリ波帯での超低雑音ヘテロダイン超伝導受信機の開発・設計、製作、高位相安定局部発信機システムの開発・設計、製作、および室内での基礎実験を行なった。
1.低雑音ヘテロダイン超伝導受信機の開発では、超伝導SIS(準粒子トンネル)素子を組み込むミキサ-・ブロックの設計を行なった。2ミリ波帯のミキサ-ブロックでは、これまでの7ミリ、3ミリ波帯でのミキサ-製作技術を応用してこれまでと同様の制約導波管幅構造を持たせ、SIS素子との良好なインピ-ダンス整合が可能であることがわかった。一方、1ミリ波帯でのミキサ-ブロックでは、制約導波管幅を用いることが現在の製作技術では、かなり困難であるため全導波管幅をもつミキサ-構造を採用した。また、インピ-ダンス整合を広帯域(20ー30 GHz)で実現するため、1ミリ、2ミリ波帯ともに2つのメカニカルなチュ-ナ-(バックショ-トチュ-ナ-、E面チュ-ナ-)を持たせたミキサ-構造とし、設計・製作を行なった。
2.局部発振源は、75GHzガン発振機を原振とし、周波数2てい倍、3てい倍器を用いてそれぞれ2ミリ、1ミリ波帯の局部発振源とすることにした。この方式には、低い周波数での高出力のガン発振機を用いることが出来ること、1ミリ、2ミリ波帯で原振を共用出来るなどのメリットがある一方、原振のガン発振機には2ー3倍の位相安定性が、そして高変換効率のてい倍器が要求される。そのため、位相固定システムに、位相ドリフトの主な原因となるフィ-ドバックル-プの誤差電圧ドリフトを抑える独自の回路を導入し、また高効率2てい倍、3てい倍器を導入した。室内実験により、製作した75GHz帯ガン発振機は、20ー30mWの高出力を持ち、非常に安定なフリ-ラン発振が実現されていることが確認された。

Research Products

• [Publications] 石黒正人: "Submillimeter Interferometry" Astrophysics and Space Science. 160. 377-384 (1989)
• [Publications] 石黒正人: "大型ミリ波アレイ計画" 日本天文学会講演予稿集(1989年秋季). A061 (1989)
• [Publications] 川辺良平: "サブミリ波干渉計の基礎開発研究" 第7回NROユ-ザ-ズミ-ティング集録. 7. 106-108 (1989)
• [Publications] 稲谷他: "Radio Astronomy in Millimeter Waves and Beyond" Proceedings of the European Microwave Conference. 128-135 (1989)