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極低温における超格子素子/HEMTの電磁波応答

研究課題

研究課題/領域番号 63550033
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 物理計測・光学
研究機関国立天文台

研究代表者

春日 隆  国立天文台, 電波天文学研究系, 助手 (70126027)

研究分担者 川辺 良平  国立天文台, 電波天文学研究系, 助手 (10195141)
宮沢 敬輔  国立天文台, 野辺山宇宙電波観測所, 講師 (10134628)
研究期間 (年度) 1988 – 1989
研究課題ステータス 完了 (1989年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1989年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1988年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワード高電子移動度トランジスタ-(HEMT) / 極低温 / マイクロ波 / ミリ波 / DXセンタ- / 光応答 / アンプ@ミキサ- / HEMTトランジスタ / 低雑音アンプ
研究概要

マイクロ波HEMTアンプ(23GHz)を極低温まで冷却した時に顕著になる問題は、微量の赤色光をHEMT素子に照射する事により改善できる事が、昨年度の実験で確認できた。また、同じ原理から増幅度、雑音特性が向上する事の確証も得られた。これら問題点のうち、安定度・再現性の向上をはかる事、そして履歴現象を無くす事が、アンプ使用上特に重要であり、そのためにはアンプに使用されている全HEMT素子を光照射しなければならない事も指摘した(89年秋期天文学会講演)。
本年度は、これらを踏まえ、技術の実用化を目指し、冷却ミリ波HEMTミキサ-(43GHz)の設計、製作を行った。ミキサ-はHEMT素子一つだけの単純な構造をしており、ミリ波検出・増幅・周波数変換を同時に行うものである。この為、光照射の効果・制御をより明確に調べることが可能となるからである。構造としては、信号(43GHz)は導波管で導入しアンテナ・ストリップ線路を介してHEMTゲ-トに、局発入力(41.6GHz)は同軸・ストリップ線路でドレインにそれぞれ供給される。そしてIF出力(1.4GHz)はドレインから取り出し、超低雑音増幅器に送る。このミキサ-は原理的にはゲインが期待できるものである。制御用の光は、常温部に置かれたLEDから光ファイバ-で導入する。ミキサ-及びその付属部分はアンプの場合と同様にHe冷凍器で20K以下に冷却される。
ミリ波HEMT/FETミキサ-の実験は世界的にもほとんど例はなく、かつ超高感度フロントエンドとしての性能を得るため、極低温冷却・光照射するのは初めての試みである。組み立て後、常温での評価では、変換損として3.2dBに達し、ダイオ-ドミキサ-を越えたトップデ-タを得ることができた。極低温冷却そして光照射による効果は大いにあると考える。
ミリ波で使用できるHEMT素子は、まだ実験的要素が強く、製造ロットの違いによる特性変化が大きく、ミキサ-マッチング回路が対応しきれていない。現在は、その改良を続行している。

報告書

(3件)
  • 1989 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1988 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (6件)

  • [文献書誌] T.Kasuga: "Cryogenic Tests of the 43GHz HEMT Mixer" Cryogenics. (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 春日隆: "冷却HEMTアンプの問題点" 天文学会予稿集(1989年秋季年会). A56 (1989)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Kasuga: "Cyogenic Tests of the 43 GHz HEMT Mixer" Cryogenics, 1990.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1989 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kasuga: "Cryogenic Tests of the 43GHz HEMT Mixer" Cryogenics. (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 春日隆: "冷却HEMTアンプの問題点" 天文学会予稿集(1989年秋季年会). A56 (1989)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 春日隆: Jpn.J.Appl.Phys.

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書

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公開日: 1988-04-01   更新日: 2016-04-21  

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