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クワッドリッジホーンアンテナ ( 広帯域フィード ) を 用いた電波望遠鏡の測地 VLBI における性能評価

クワッドリッジホーンアンテナ ( 広帯域フィード ) を 用いた電波望遠鏡の測地 VLBI における性能評価. 石井敦利 1,2,3 ，市川隆一 2 ，瀧口博士 2 岳藤一宏 2 ，小山泰弘 2 ，栗原忍 1 ，小門研亮 1 ，谷本大輔 3 1 国 土地理院， 2 情報通信研究機構　鹿島 , 3 株式会社エイ･イー･エス. 広帯域フィードを用いた電波望遠鏡 ( 改造前 ). CARAVAN2400. 広帯域フィードを用いた電波望遠鏡 ( 改造後 ). Broad-band Feed (Quad-ridge Horn). Down Converter.

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クワッドリッジホーンアンテナ ( 広帯域フィード ) を 用いた電波望遠鏡の測地 VLBI における性能評価

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Presentation Transcript

  1. クワッドリッジホーンアンテナ (広帯域フィード) を用いた電波望遠鏡の測地VLBIにおける性能評価 石井敦利1,2,3，市川隆一2，瀧口博士2 岳藤一宏2，小山泰弘2，栗原忍1，小門研亮1，谷本大輔3 1国土地理院，2情報通信研究機構　鹿島,3株式会社エイ･イー･エス

  2. 広帯域フィードを用いた電波望遠鏡 (改造前) CARAVAN2400

  3. 広帯域フィードを用いた電波望遠鏡 (改造後) Broad-band Feed (Quad-ridge Horn) Down Converter

  4. 広帯域フィードを用いた電波望遠鏡 (改造後)

  5. 広帯域フィードを用いた電波望遠鏡 (改造後) Block Diagram

  6. 測地VLBI実験　　 • 実験基線：改造CARAVAN2400～つくば32m ① 2008/6/23 S 6ch，X 10ch，Total 256Mbps，24h Measured baseline length : 53814851.9 mm ± 6.3mm ② 2008/7/2 S 6ch，X 10ch，Total 256Mbps, 24h Measured baseline length : 53814856.7 mm ± 6.1mm

  7. なぜ広帯域フィードか？　

  8. なぜ広帯域フィードか？　　 • 開発中の小型 (口径 約1.6m) 測地VLBI用アンテナ • ～　MARBLE Compact VLBI System　～ • ＜開発課題＞ • S-band (2GHz帯) と X-band (8GHz帯) の同時給電　 ＜条件＞ (１) コンパクト (２) シンプルな構造 (３) 安価 (４) 両偏波 (RHCP＆LHCP) 受信可

  9. 小口径アンテナの複数バンド給電系 周波数選択副反射鏡 (FSR)を利用した給電系 野辺山 電波へリオグラフ 広帯域フィードアンテナの利用 ・スパイラルアンテナ 　　・ログペリオディックアンテナ 　　・リッジドホーンアンテナ (ダブル，クワッド)

  10. クワッドリッジホーンアンテナ (QRHA) • 利点 • ・広帯域　 • 　　　数オクターブ (2～18GHz) • 　・軽量、コンパクト • 　・直交2偏波受信可 • 欠点 • ・ビームパターンが周波数によって違う • 　・位相中心が周波数に依存する • 　・E面とH面でのビームパターンが違う 180mm

  11. 改造CARAVAN2400性能評価　

  12. 改造CARAVAN2400の性能　　 • システム雑音温度計測 (R-Sky法) R測定 Sky測定 システム雑音温度 S-band：280K (仰角90度) X-band：245K (仰角90度)

  13. 改造CARAVAN2400の性能　　 • 月電波観測による開口効率測定　 大気減衰 拡がり補正 観測理想温度 開口面積 ボルツマン定数 電波放射強度 システム雑音温度 実測温度　 バックグラウンドの受信電力 月の受信電力 開口効率 ＝ 6.3 ± 1.0 % (X-band)

  14. 改造CARAVAN2400の性能　　 • 測地VLBI実験の相関振幅による開口効率測定 システム雑音温度 相関振幅 ボルツマン定数 開口効率 偏波分離ロス コヒーレンスロス 開口面積 大気減衰 電波放射強度 ※1，2は観測局を表す　 測定に用いた電波源 η2＝ 4 ± 3 % (X-band)

  15. 改造CARAVAN2400の開口効率　　 (2.4m/2)2π x 6 % ＝x 50 % (0.83m/2)2π ＝ 2.4m 83cm

  16. 測地VLBI実験　　 • 実験基線：改造CARAVAN2400～つくば32m ① 2008/6/23 S 6ch，X 10ch，Total 256Mbps，24h Measured baseline length : 53814851.9 mm ± 6.3mm ② 2008/7/2 S 6ch，X 10ch，Total 256Mbps, 24h Measured baseline length : 53814856.7 mm ± 6.1mm

  17. まとめ，展望　

  18. まとめ • ・新しい形式の電波望遠鏡を開発した • 　シンプル＆コンパクトでS/X同時受信可能な給電部 • ・測地VLBI観測可能なことを実証した ・目標とする基線長測位精度 (±2mm以下)は 　達成できていない ・開口効率が悪い ・システム雑音温度が高い

  19. 今後の展望 • ・MARBLE Compact VLBI System 試作１号機は • ① 最適設計をした主鏡を使用 • 開口効率 約40% (X-band，予測値) • (2.4m/2)2π x 6% ＜(1.65m/2)2π x 40%

  20. 今後の展望 • ・MARBLE Compact VLBI System試作１号機は • 　② 広帯域 (1～11GHｚ) LNAを使用 • S-band Trｘ ： 86K→約60K (予測値) • X-band Trx ： 170K →約60K (予測値)

  21. 今後の展望 • ・MARBLE Compact VLBI System試作１号機

  22. L-band K/Q-band K-band C-band S/X-band S/X-band 大口径アンテナの複数バンド給電系 小口径アンテナの複数バンド給電系 鹿島34m VERA

  23. CARAVAN2400への取付け，アライメント アライメント目標　±10mm アライメント後 主鏡焦点 太陽追尾 X-band 位相中心

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