2021 Fiscal Year Research-status Report
ミリ波サブミリ波帯における超広帯域円偏波分離器の開発
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21K03629
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
小川 英夫 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 客員教授 (20022717)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 円偏波分離器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブラックホールの観測に成功したEvent Horizon Telescope (EHT)の次のプロジェクトであるNext Generation EHT (ngEHT)の開発課題の一つに、230GHz帯と345GHz帯の両偏波同時観測が挙げられている。本研究の目的は、未開発の210-365 GHz帯の比帯域54 %(= 帯域幅/中心周波数)に及ぶ超広帯域な円偏波分離器を開発することである。そのために、我々は広帯域の導波管型位相遅延器と直交偏波分離器を製作し、その接続試験と測定評価を行う。
本年度では、位相遅延器と直交偏波分離器の両方を製造・測定した。位相遅延器に関しては、一度目の測定では、反射損失は設計に似た特性を示したものの、位相遅延量が5度程度シフトした結果が得られた。位相がシフトした原因を追究するために、3次元測定装置を用い、切削加工による回路部の設計とのズレを確認した。その結果、切削時に生じたと考えられるバリが残っていることがわかり、バリを付けたモデルを解析すると、反射損失に大きな影響はないが位相遅延量には大きな影響があることがわかった。追加工により、バリを除去し再測定すると、設計値によく似た測定結果を得ることができた。
直交偏波分離器に関しては、210-375GHz帯で反射損失が20dB以上の設計が得られていたものの、測定結果では、17dB程度の結果しか得ることができなかった。切削加工によるズレが原因として考えられるものの、現状の測定方法では、測定器と直交偏波分離器をつなげるために接続している導波管サイズ変換の反射損失も含んでしまう。それを改善するために、導波管サイズ変換のSパラメータを校正できないかを検討している。
多少設計との差がみられるものの、上記の位相遅延器と直交偏波分離器の単体での特性は良い結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
位相遅延器と直交偏波分離器の製造・測定が完了している。位相遅延器の位相遅延量に関しては、設計値によく似た値を実現することができた。本来は2年次に測定するはずであった直交偏波分離器に関しても、すでに測定が完了している。一部、反射損失が設計値に比べて劣化していることが確認できており、現在その原因追及を進めている。多少設計との差がみられるものの、位相遅延器と直交偏波分離器の単体での特性は良い結果が得られているので、円偏波分離器としての測定の準備も進めている。以上を踏まえて、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
位相遅延器や直交偏波分離器それぞれの測定は完了しており、次に円偏波分離器として測定する準備を進めている。位相遅延器と直交偏波分離器を組み合わせるために、円形導波管や円角変換などの導波管回路を設計し、円偏波分離器として17dB程度の反射損失の特性が得られている。
一方で、位相遅延器や直交偏波分離器単体の反射損失の測定結果が設計に比べて悪く、その改善も進める予定である。切削でどれほど劣化したかをきちんと測定するために、測定時にのみ接続している導波管サイズ変換のSパラメータを校正し、直交偏波分離器だけのSパラメータを抽出しようとしている。現在、その計算を進めている。令和4年度は、今回の製作から、より良い反射損失を持った回路を実現するための情報を得ることを目標としている。
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[Journal Article] Development of a new wideband heterodyne receiver system for the Osaka 1.85 m mm-submm telescope: Receiver development and the first light of simultaneous observations in 230 GHz and 345 GHz bands with an SIS-mixer with 4-21 GHz IF output2021
Author(s)
Masui S., Yamasaki Y., Ogawa H., Kondo H., Yokoyama K., Matsumoto T., Minami T., Okawa M., Konishi R., Kawashita S., Konishi A., Nakao Y., Nishimoto S., Yoneyama S., Ueda S., Hasegawa Y., Fujita S., Nishimura A., Kojima T., Uemizu K., Kaneko K., Sakai R., Gonzalez A., Uzawa Y. Onishi T.
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 73
Pages: 1100～1115
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of a new wideband heterodyne receiver system for the Osaka 1.85 m mm-submm telescope: Corrugated horn and optics covering the 210-375 GHz band2021
Author(s)
Yamasaki Y., Masui S., Ogawa H., Kondo H., Matsumoto T., Okawa M., Yokoyama K., Minami T., Konishi R., Kawashita S., Konishi A., Nakao Y., Nishimoto S., Yoneyama S., Ueda S., Hasegawa Y., Fujita S., Nishimura A., Kojima T., Kaneko K., Sakai R., Gonzalez A., Uzawa Y., Onishi T.
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 73
Pages: 1116～1127
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 1.85m鏡230GHz,345GHz帯同時観測のための一体型周波数分離フィルターの開発2022
Author(s)
川下紗奈, 増井翔, 山崎康正, 知念翼, 米山翔, 抱江柊利, 野曽原千晟, 孫赫陽, 長谷川豊, 大西利和, 小川英夫, 小嶋崇文
Organizer
第22回ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ
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[Presentation] Development of 230 and 345 GHz simultaneous observation receiver with dual-polarization2021
Author(s)
Masui, S., Yamasaki, Y., Hasegawa, Y., Ogawa, H., Onishi, T., Kojima, T., Gonzalez, A.
Organizer
From Vision to Instrument: Designing the Next-Generation EHT to Transform Black Hole Science
Int'l Joint Research
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