コムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法及びその装置
【課題】 より広帯域のミリ波サブミリ波の検出を行うための、コムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法及びその装置。
【解決手段】 （ａ）コムジェネレータ出力較正用ミクサ８のサイドバンド比を仮調整し、（ｂ）コムジェネレータ出力較正用擬似天体信号発振器２５の信号強度を測定し、（ｃ）前記の工程を繰り返し行い、前記コムジェネレータ出力較正用ミクサ８のサイドバンド比と前記擬似天体信号強度間の関係を導出し、（ｄ）コムジェネレータ出力の較正を行い、（ｅ）被測定用超伝導ミクサ３のサイドバンド比を導出する。
【解決手段】 （ａ）コムジェネレータ出力較正用ミクサ８のサイドバンド比を仮調整し、（ｂ）コムジェネレータ出力較正用擬似天体信号発振器２５の信号強度を測定し、（ｃ）前記の工程を繰り返し行い、前記コムジェネレータ出力較正用ミクサ８のサイドバンド比と前記擬似天体信号強度間の関係を導出し、（ｄ）コムジェネレータ出力の較正を行い、（ｅ）被測定用超伝導ミクサ３のサイドバンド比を導出する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ミリ波サブミリ波帯領域は電波天文学及び大気中の微量分子測定の重要な領域であり、その帯域での超伝導ＳＩＳミクサの開発は、世界各地の天文台、例えば日本の国立天文台、アメリカ国立天文台、独仏電波天文台等で盛んに行われている。
【０００３】ミリ波サブミリ波領域の信号検出技術におけるヘテロダイン法は、現在最も一般的に用いられている方法である。このヘテロダインシステムにおいて、上サイド下サイドの効率をどう扱うかは、検出する電波の性質とも大きく関わる。即ち、測定すべき電波源の周波数特性が連続的なスペクトルか、線スペクトル的な性質をも持つものであるかにより、大きく異なる。前者であれば両サイドバンド的な受信器の方が効率が良く、後者の場合は片サイドバンドの方が良い。
【０００４】さらに地上で行なう測定の場合は、大気が出す放射成分は雑音として受信機器に入ってくるために、特に両サイドバンド受信器を用いた線スペクトルの観測の際に注意を払う必要がある。それは大気のスペクトルが必ずしも一様でなく、定量すべき分子のスペクトル以外の酸素、水蒸気等が高い雑音温度を持つからである。
【０００５】また、さらに多くの分子のスペクトルが集中するミリ波サブミリ波帯では、最も高感度な受信器として超伝導（ＳＩＳ）受信器を用いることが世界的な常識となっている。そして、このＳＩＳミクサを使用してより広帯域（導波管で決まる帯域：比帯域３０〜４０％）での観測を目的としたミクサの開発が進んでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらのミクサのサイドバンド比については、必ずしも明確な状態にされていない。というのは、ＳＩＳミクサは本来大きなキャパシタンス成分を持っているものであり、これを打ち消すために様々な工夫がなされているが、これらは必ず周波数特性を持つからである。
【０００７】よって、必然的に帯域内で一様なサイドバンド比を得ることができない。観測においては、サイドバンド比により等価的に雑音温度が上下し、線スペクトルのの場合はその見かけ上の強度が変化する。そのために、精密な電波強度測定を行う上で、サイドバンド比を知ることが決定的に重要なことである。しかしながら、現在までそれを知るための本格的な装置の開発は全くなされていない。
【０００８】超伝導ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）は、上サイドバンドの利得（ＧUSB；出力信号強度Ｐout,USB と入力信号強度Ｐin,USBとの比）と下サイドバンドの利得（ＧLSB ；出力信号強度Ｐout,LSB と入力信号強度Ｐin,LSBとの比）との比で定義される。
【０００９】上下の両サイドバンドに信号を入力し、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）・出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を測定することができれば、サイドバンド比（ＳＢＲ）を求めることができる。
【００１０】しかしながら、出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を正確に求めることは比較的容易であるが、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）を正確に求めることは難しいため、サイドバンド比（ＳＢＲ）の測定は困難であった。
【００１１】本発明は、上記状況に鑑みて、サイドバンド比の測定を的確に行うことにより、より広帯域の高感度のミリ波サブミリ波の検出を行うことができるコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的を達成するために、〔１〕コムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、（ａ）コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比の仮調整を行い、（ｂ）コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器の信号強度の測定を行い、（ｃ）前記（ａ）及び（ｂ）工程を繰り返し行い、前記コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比と前記疑似天体信号強度間の関係の導出を行い、（ｄ）次に、コムジェネレータ出力の較正を行い、（ｅ）被測定用ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とする。
【００１３】〔２〕上記〔１〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの出力較正を、バックショートをもつサイドバンド可変型ミクサで行うことを特徴とする。
【００１４】〔３〕上記〔１〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とする。
【００１５】〔４〕コムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、コムジェネレータ基準信号発振器とコムジェネレータとコムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器と局部発振器とを具備する信号発振装置と、被測定用超伝導ミクサとコムジェネレータ出力較正用超伝導ミクサとを有するデュワーと、温度較正装置と、前記デュワーの出力部に接続されるスペクトラムアナライザーと、前記コムジェネレータ出力装置と前記デュワーと前記温度較正装置とスペクトラムアナライザーと前記温度較正装置に接続される電子制御装置とを備え、コムジェネレータ出力信号を前記デュワーに入力することにより、被測定用超伝導ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とする。
【００１６】〔５〕上記〔４〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータ基準信号発振器が数ＧＨｚの信号を出力することを特徴とする。
【００１７】〔６〕上記〔４〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とする。
【００１８】〔７〕上記〔４〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記温度較正装置は、常温黒体と、冷却黒体と、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーとを具備することを特徴とする。
【００１９】〔８〕上記〔７〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーを回転させることにより、前記常温黒体、冷却黒体の測定を自動的に行い、温度の較正を行うことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定装置のブロック図である。
【００２２】この図において、１はデュワー（４Ｋクライオスタット）、２，６はＣＧＣ（クロスガイドカプラー）、３は被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ、４，９はＨＥＭＴ増幅器、５，７はホーン、８はコムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ（バックショート付）、１１は温度較正装置、１２は回転ミラー、１３は常温黒体（３００Ｋ）、１４は液体窒素冷却黒体（７７Ｋ）、２１は信号発振装置、２２はコムジェネレータ基準信号発振器（〜数ＧＨｚ）、２３はコムジェネレータ、２４，２６は方向性結合器、２５はコムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器、２７はＬＯ（局部発振）用ＧＵＮＮ発振器、３１はコンピュータ、３２はＡＯＳ（音響光学型分光計）、３３はスペクトラムアナライザーである。
【００２３】上述したように、上下の両サイドバンドに信号を入力し、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）・出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を測定することができれば、サイドバンド比（ＳＢＲ）を求めることができる。出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を正確に求めることは比較的容易であるが、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）を正確に求めることは難しいため、サイドバンド比（ＳＢＲ）の測定は困難であった。
【００２４】これを解決するために、本発明のサイドバンド比測定方法の原理は以下の通りである。
【００２５】図２は本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定のためのサイドバンド比の導出手順を示す図、図３はそのサイドバンド比の測定例を示す図であり、図３（ａ）はＤＳＢ（両サイドバンド）受信器（右側が上サイド）の測定例、図３（ｂ）はＳＳＢ（片サイドバンド）受信器の測定例をそれぞれ示しており、横軸はＩＦ周波数、縦軸はＩＦ出力強度を示している。図４はコムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサのバックショートを変化させた際のコムジェネレータで求めた仮のＳＢＲと疑似天体信号の強度との関係を示す図であり、疑似天体信号の測定値（縦軸）とコムジェネレータの信号比から求めた仮のＳＢＲ（横軸）、これより、ＤＳＢポイント（真のＳＢＲ＝０ｄＢの点）を求める。
【００２６】これらの図を用いて本発明のサイドバンドの測定について説明する。
【００２７】（１）コムジェネレータ２３は、上サイドバンドと下サイドバンドの両側に、任意の強度比の信号を発生できる。なお、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８のバックショートを調整することにより、図３（ａ）に示すＤＳＢの状態（右側が上サイド）から図３（ｂ）に示すＳＳＢまでサイドバンド比（ＳＢＲ）を変化させることができる。
【００２８】まず、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８のＩＦ（中間周波数）出力が最大になるようにバックショートを調整する。そこで、コムジェネレータ出力を、上サイドバンドと下サイドバンドの出力強度がほぼ同じになるよう調整する。この時点では、コムジェネレータ出力は未較正であるが、ここを仮のＤＳＢポイント（信号強度比＝１＝０ｄＢ）とする（ステップＳ１）。
【００２９】（２）この状態で、コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器２５の信号強度をＡＯＳ３２を用いて測定する（ステップＳ２）。
【００３０】（３）次に、コムジェネレータの状態はそのままで、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８のバックショートを調整し、サイドバンド比を変化させる。この時の較正用ミクサよりの出力信号強度比を求めることによりサイドバンド比の仮のＤＳＢポイントからの変化量（以下、「仮のサイドバンド比」と呼ぶ）を求める（ステップＳ１繰り返し）。
【００３１】（４）この状態で、上記（２）により、疑似天体信号の強度をＡＯＳ３２で測定する（ステップＳ２繰り返し）。
【００３２】（５）上記の（３）と（４）を繰り返し、サイドバンド比を変化させることにより、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８の仮のサイドバンド比−疑似天体信号間の関係を導出する（ステップＳ３）。
【００３３】（６）測定される信号強度Ｐは、両サイドバンドミクサで測定した場合の強度（ＰDSB ）とサイドバンド比（ＳＢＲ）の関数で表される。一般に、ＰDSB は未知なので、上記（５）によって、得られた結果を最小二乗近似することにより、ＰDSB および「仮のサイドバンド比」と「真のサイドバンド比」とのズレを求める（図４参照）。この結果を用いて、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８を両サイドバンド（ＤＳＢ）ミクサへと調整する。ミクサがＤＳＢ化されたため、ミクサの出力信号強度比はミクサの入力信号強度比と等しくなる。すなわち、コムジェネレータ出力の較正が可能となる。ミクサの出力信号比が１になるようにコムジェネレータを調整する（ステップＳ４）。
【００３４】（７）このようにして出力が較正されたコムジェネレータの信号を、被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ３に入力することにより、この超伝導（ＳＩＳ）ミクサ３のサイドバンド比（ＳＢＲ）を求めることができる（ステップＳ５）。
【００３５】また、雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、コンピュータ３１によって制御された回転ミラー１２を回転させることにより、常温黒体（３００Ｋ）１３、液体窒素冷却黒体（７７Ｋ）１４の測定を自動的に行うことができる。
【００３６】このように本発明によれば、コムジェネレータの出力較正を、バックショートをもつサイドバンド可変型ミクサで行う。このサイドバンド可変型ミクサのサイドバンド比の設定精度としては約１ｄＢの誤差をもつ。これに由来するコムジェネレータの較正の精度も同様の誤差があり、必然的に測定するミクサのサイドバンド比の測定誤差も同様に約１ｄＢとなる。
【００３７】また、コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることができる。
【００３８】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４０】（Ａ）サイドバンド比の測定を的確に行うことにより、より広帯域の高感度のミリ波サブミリ波の検出を行うことができる。
【００４１】（Ｂ）ＡＬＭＡ（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計）では、各バンド毎に性能が均一である受信機を８０個以上作製しなければならず、性能評価を短時間で多数の受信機に対して行う必要があるが、本発明のミリ波サブミリ波帯ＳＩＳミクサ評価によれば、それを簡単に、しかも容易に実施することができる。
【００４２】（Ｃ）サイドバンド比を正確に求めるためには、通常、受信器を望遠鏡に搭載し、天体の強度を測定するが、本発明によれば、実験室で簡便にサイドバンド比を求めることができる。
【００４３】（Ｄ）コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることができる。
【００４４】（Ｅ）雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーを回転させることにより、常温黒体、冷却黒体の測定を自動的に行い、温度の較正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定のためのサイドバンド比の導出手順を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示すサイドバンド比の測定例を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示すコムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサのバックショートを変化させた際のコムジェネレータで求めた仮のＳＢＲと疑似天体信号の強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ デュワー（４Ｋクライオスタット）
２，６ ＣＧＣ（クロスガイドカプラー）
３ 被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ
４，９ ＨＥＭＴ増幅器
５，７ ホーン
８ コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ（バックショート付）
１１ 温度較正装置
１２ 回転ミラー
１３ 常温黒体（３００Ｋ）
１４ 液体窒素冷却黒体（７７Ｋ）
２１ 信号発振装置
２２ コムジェネレータ基準信号発振器（〜数ＧＨｚ）
２３ コムジェネレータ
２４，２６ 方向性結合器
２５ コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器
２７ ＬＯ（局部発振）用ＧＵＮＮ発振器
３１ コンピュータ
３２ ＡＯＳ（音響光学型分光計）
３３ スペクトラムアナライザー
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ミリ波サブミリ波帯領域は電波天文学及び大気中の微量分子測定の重要な領域であり、その帯域での超伝導ＳＩＳミクサの開発は、世界各地の天文台、例えば日本の国立天文台、アメリカ国立天文台、独仏電波天文台等で盛んに行われている。
【０００３】ミリ波サブミリ波領域の信号検出技術におけるヘテロダイン法は、現在最も一般的に用いられている方法である。このヘテロダインシステムにおいて、上サイド下サイドの効率をどう扱うかは、検出する電波の性質とも大きく関わる。即ち、測定すべき電波源の周波数特性が連続的なスペクトルか、線スペクトル的な性質をも持つものであるかにより、大きく異なる。前者であれば両サイドバンド的な受信器の方が効率が良く、後者の場合は片サイドバンドの方が良い。
【０００４】さらに地上で行なう測定の場合は、大気が出す放射成分は雑音として受信機器に入ってくるために、特に両サイドバンド受信器を用いた線スペクトルの観測の際に注意を払う必要がある。それは大気のスペクトルが必ずしも一様でなく、定量すべき分子のスペクトル以外の酸素、水蒸気等が高い雑音温度を持つからである。
【０００５】また、さらに多くの分子のスペクトルが集中するミリ波サブミリ波帯では、最も高感度な受信器として超伝導（ＳＩＳ）受信器を用いることが世界的な常識となっている。そして、このＳＩＳミクサを使用してより広帯域（導波管で決まる帯域：比帯域３０〜４０％）での観測を目的としたミクサの開発が進んでいる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これらのミクサのサイドバンド比については、必ずしも明確な状態にされていない。というのは、ＳＩＳミクサは本来大きなキャパシタンス成分を持っているものであり、これを打ち消すために様々な工夫がなされているが、これらは必ず周波数特性を持つからである。
【０００７】よって、必然的に帯域内で一様なサイドバンド比を得ることができない。観測においては、サイドバンド比により等価的に雑音温度が上下し、線スペクトルのの場合はその見かけ上の強度が変化する。そのために、精密な電波強度測定を行う上で、サイドバンド比を知ることが決定的に重要なことである。しかしながら、現在までそれを知るための本格的な装置の開発は全くなされていない。
【０００８】超伝導ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）は、上サイドバンドの利得（ＧUSB；出力信号強度Ｐout,USB と入力信号強度Ｐin,USBとの比）と下サイドバンドの利得（ＧLSB ；出力信号強度Ｐout,LSB と入力信号強度Ｐin,LSBとの比）との比で定義される。
【０００９】上下の両サイドバンドに信号を入力し、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）・出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を測定することができれば、サイドバンド比（ＳＢＲ）を求めることができる。
【００１０】しかしながら、出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を正確に求めることは比較的容易であるが、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）を正確に求めることは難しいため、サイドバンド比（ＳＢＲ）の測定は困難であった。
【００１１】本発明は、上記状況に鑑みて、サイドバンド比の測定を的確に行うことにより、より広帯域の高感度のミリ波サブミリ波の検出を行うことができるコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的を達成するために、〔１〕コムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、（ａ）コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比の仮調整を行い、（ｂ）コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器の信号強度の測定を行い、（ｃ）前記（ａ）及び（ｂ）工程を繰り返し行い、前記コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比と前記疑似天体信号強度間の関係の導出を行い、（ｄ）次に、コムジェネレータ出力の較正を行い、（ｅ）被測定用ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とする。
【００１３】〔２〕上記〔１〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの出力較正を、バックショートをもつサイドバンド可変型ミクサで行うことを特徴とする。
【００１４】〔３〕上記〔１〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とする。
【００１５】〔４〕コムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、コムジェネレータ基準信号発振器とコムジェネレータとコムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器と局部発振器とを具備する信号発振装置と、被測定用超伝導ミクサとコムジェネレータ出力較正用超伝導ミクサとを有するデュワーと、温度較正装置と、前記デュワーの出力部に接続されるスペクトラムアナライザーと、前記コムジェネレータ出力装置と前記デュワーと前記温度較正装置とスペクトラムアナライザーと前記温度較正装置に接続される電子制御装置とを備え、コムジェネレータ出力信号を前記デュワーに入力することにより、被測定用超伝導ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とする。
【００１６】〔５〕上記〔４〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータ基準信号発振器が数ＧＨｚの信号を出力することを特徴とする。
【００１７】〔６〕上記〔４〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とする。
【００１８】〔７〕上記〔４〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記温度較正装置は、常温黒体と、冷却黒体と、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーとを具備することを特徴とする。
【００１９】〔８〕上記〔７〕記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーを回転させることにより、前記常温黒体、冷却黒体の測定を自動的に行い、温度の較正を行うことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定装置のブロック図である。
【００２２】この図において、１はデュワー（４Ｋクライオスタット）、２，６はＣＧＣ（クロスガイドカプラー）、３は被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ、４，９はＨＥＭＴ増幅器、５，７はホーン、８はコムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ（バックショート付）、１１は温度較正装置、１２は回転ミラー、１３は常温黒体（３００Ｋ）、１４は液体窒素冷却黒体（７７Ｋ）、２１は信号発振装置、２２はコムジェネレータ基準信号発振器（〜数ＧＨｚ）、２３はコムジェネレータ、２４，２６は方向性結合器、２５はコムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器、２７はＬＯ（局部発振）用ＧＵＮＮ発振器、３１はコンピュータ、３２はＡＯＳ（音響光学型分光計）、３３はスペクトラムアナライザーである。
【００２３】上述したように、上下の両サイドバンドに信号を入力し、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）・出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を測定することができれば、サイドバンド比（ＳＢＲ）を求めることができる。出力信号強度比（Ｐout,USB ／Ｐout,LSB ）を正確に求めることは比較的容易であるが、入力信号強度比（Ｐin,USB／Ｐin,LSB）を正確に求めることは難しいため、サイドバンド比（ＳＢＲ）の測定は困難であった。
【００２４】これを解決するために、本発明のサイドバンド比測定方法の原理は以下の通りである。
【００２５】図２は本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定のためのサイドバンド比の導出手順を示す図、図３はそのサイドバンド比の測定例を示す図であり、図３（ａ）はＤＳＢ（両サイドバンド）受信器（右側が上サイド）の測定例、図３（ｂ）はＳＳＢ（片サイドバンド）受信器の測定例をそれぞれ示しており、横軸はＩＦ周波数、縦軸はＩＦ出力強度を示している。図４はコムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサのバックショートを変化させた際のコムジェネレータで求めた仮のＳＢＲと疑似天体信号の強度との関係を示す図であり、疑似天体信号の測定値（縦軸）とコムジェネレータの信号比から求めた仮のＳＢＲ（横軸）、これより、ＤＳＢポイント（真のＳＢＲ＝０ｄＢの点）を求める。
【００２６】これらの図を用いて本発明のサイドバンドの測定について説明する。
【００２７】（１）コムジェネレータ２３は、上サイドバンドと下サイドバンドの両側に、任意の強度比の信号を発生できる。なお、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８のバックショートを調整することにより、図３（ａ）に示すＤＳＢの状態（右側が上サイド）から図３（ｂ）に示すＳＳＢまでサイドバンド比（ＳＢＲ）を変化させることができる。
【００２８】まず、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８のＩＦ（中間周波数）出力が最大になるようにバックショートを調整する。そこで、コムジェネレータ出力を、上サイドバンドと下サイドバンドの出力強度がほぼ同じになるよう調整する。この時点では、コムジェネレータ出力は未較正であるが、ここを仮のＤＳＢポイント（信号強度比＝１＝０ｄＢ）とする（ステップＳ１）。
【００２９】（２）この状態で、コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器２５の信号強度をＡＯＳ３２を用いて測定する（ステップＳ２）。
【００３０】（３）次に、コムジェネレータの状態はそのままで、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８のバックショートを調整し、サイドバンド比を変化させる。この時の較正用ミクサよりの出力信号強度比を求めることによりサイドバンド比の仮のＤＳＢポイントからの変化量（以下、「仮のサイドバンド比」と呼ぶ）を求める（ステップＳ１繰り返し）。
【００３１】（４）この状態で、上記（２）により、疑似天体信号の強度をＡＯＳ３２で測定する（ステップＳ２繰り返し）。
【００３２】（５）上記の（３）と（４）を繰り返し、サイドバンド比を変化させることにより、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８の仮のサイドバンド比−疑似天体信号間の関係を導出する（ステップＳ３）。
【００３３】（６）測定される信号強度Ｐは、両サイドバンドミクサで測定した場合の強度（ＰDSB ）とサイドバンド比（ＳＢＲ）の関数で表される。一般に、ＰDSB は未知なので、上記（５）によって、得られた結果を最小二乗近似することにより、ＰDSB および「仮のサイドバンド比」と「真のサイドバンド比」とのズレを求める（図４参照）。この結果を用いて、コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ８を両サイドバンド（ＤＳＢ）ミクサへと調整する。ミクサがＤＳＢ化されたため、ミクサの出力信号強度比はミクサの入力信号強度比と等しくなる。すなわち、コムジェネレータ出力の較正が可能となる。ミクサの出力信号比が１になるようにコムジェネレータを調整する（ステップＳ４）。
【００３４】（７）このようにして出力が較正されたコムジェネレータの信号を、被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ３に入力することにより、この超伝導（ＳＩＳ）ミクサ３のサイドバンド比（ＳＢＲ）を求めることができる（ステップＳ５）。
【００３５】また、雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、コンピュータ３１によって制御された回転ミラー１２を回転させることにより、常温黒体（３００Ｋ）１３、液体窒素冷却黒体（７７Ｋ）１４の測定を自動的に行うことができる。
【００３６】このように本発明によれば、コムジェネレータの出力較正を、バックショートをもつサイドバンド可変型ミクサで行う。このサイドバンド可変型ミクサのサイドバンド比の設定精度としては約１ｄＢの誤差をもつ。これに由来するコムジェネレータの較正の精度も同様の誤差があり、必然的に測定するミクサのサイドバンド比の測定誤差も同様に約１ｄＢとなる。
【００３７】また、コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることができる。
【００３８】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００４０】（Ａ）サイドバンド比の測定を的確に行うことにより、より広帯域の高感度のミリ波サブミリ波の検出を行うことができる。
【００４１】（Ｂ）ＡＬＭＡ（アタカマ大型ミリ波サブミリ波干渉計）では、各バンド毎に性能が均一である受信機を８０個以上作製しなければならず、性能評価を短時間で多数の受信機に対して行う必要があるが、本発明のミリ波サブミリ波帯ＳＩＳミクサ評価によれば、それを簡単に、しかも容易に実施することができる。
【００４２】（Ｃ）サイドバンド比を正確に求めるためには、通常、受信器を望遠鏡に搭載し、天体の強度を測定するが、本発明によれば、実験室で簡便にサイドバンド比を求めることができる。
【００４３】（Ｄ）コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることができる。
【００４４】（Ｅ）雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーを回転させることにより、常温黒体、冷却黒体の測定を自動的に行い、温度の較正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示すコムジェネレータを用いた超伝導（ＳＩＳ）ミクサのサイドバンド比（ＳＢＲ）の測定のためのサイドバンド比の導出手順を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示すサイドバンド比の測定例を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示すコムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサのバックショートを変化させた際のコムジェネレータで求めた仮のＳＢＲと疑似天体信号の強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ デュワー（４Ｋクライオスタット）
２，６ ＣＧＣ（クロスガイドカプラー）
３ 被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ
４，９ ＨＥＭＴ増幅器
５，７ ホーン
８ コムジェネレータ出力較正用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ（バックショート付）
１１ 温度較正装置
１２ 回転ミラー
１３ 常温黒体（３００Ｋ）
１４ 液体窒素冷却黒体（７７Ｋ）
２１ 信号発振装置
２２ コムジェネレータ基準信号発振器（〜数ＧＨｚ）
２３ コムジェネレータ
２４，２６ 方向性結合器
２５ コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器
２７ ＬＯ（局部発振）用ＧＵＮＮ発振器
３１ コンピュータ
３２ ＡＯＳ（音響光学型分光計）
３３ スペクトラムアナライザー
【特許請求の範囲】
【請求項１】（ａ）コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比の仮調整を行い、（ｂ）コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器の信号強度の測定を行い、（ｃ）前記（ａ）及び（ｂ）工程を繰り返し行い、前記コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比と前記疑似天体信号強度間の関係の導出を行い、（ｄ）次に、コムジェネレータ出力の較正を行い、（ｅ）被測定用ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法。
【請求項２】 請求項１記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの出力較正を、バックショートをもつサイドバンド可変型ミクサで行うことを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法。
【請求項３】 請求項１記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法。
【請求項４】（ａ）コムジェネレータ基準信号発振器とコムジェネレータとコムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器と局部発振器とを具備する信号発振装置と、（ｂ）被測定用超伝導ミクサとコムジェネレータ出力較正用超伝導ミクサとを有するデュワーと、（ｃ）温度較正装置と、（ｄ）前記デュワーの出力部に接続されるスペクトラムアナライザーと、（ｅ）前記コムジェネレータ出力装置と前記デュワーと前記温度較正装置とスペクトラムアナライザーと前記温度較正装置に接続される電子制御装置とを備え、（ｆ）コムジェネレータ出力信号を前記デュワーに入力することにより、被測定用超伝導ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項５】 請求項４記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータ基準信号発振器が数ＧＨｚの信号を出力することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項６】 請求項４記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項７】 請求項４記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記温度較正装置は、常温黒体と、冷却黒体と、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーとを具備することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項８】 請求項７記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーを回転させることにより、前記常温黒体、冷却黒体の測定を自動的に行い、温度の較正を行うことを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項１】（ａ）コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比の仮調整を行い、（ｂ）コムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器の信号強度の測定を行い、（ｃ）前記（ａ）及び（ｂ）工程を繰り返し行い、前記コムジェネレータ出力較正用ミクサのサイドバンド比と前記疑似天体信号強度間の関係の導出を行い、（ｄ）次に、コムジェネレータ出力の較正を行い、（ｅ）被測定用ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法。
【請求項２】 請求項１記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの出力較正を、バックショートをもつサイドバンド可変型ミクサで行うことを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法。
【請求項３】 請求項１記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定方法。
【請求項４】（ａ）コムジェネレータ基準信号発振器とコムジェネレータとコムジェネレータ出力較正用疑似天体信号発振器と局部発振器とを具備する信号発振装置と、（ｂ）被測定用超伝導ミクサとコムジェネレータ出力較正用超伝導ミクサとを有するデュワーと、（ｃ）温度較正装置と、（ｄ）前記デュワーの出力部に接続されるスペクトラムアナライザーと、（ｅ）前記コムジェネレータ出力装置と前記デュワーと前記温度較正装置とスペクトラムアナライザーと前記温度較正装置に接続される電子制御装置とを備え、（ｆ）コムジェネレータ出力信号を前記デュワーに入力することにより、被測定用超伝導ミクサのサイドバンド比を導出することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項５】 請求項４記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータ基準信号発振器が数ＧＨｚの信号を出力することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項６】 請求項４記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記コムジェネレータの基準信号発振器の周波数を掃引することにより、帯域内のサイドバンド比の周波数特性を得ることを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項７】 請求項４記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、前記温度較正装置は、常温黒体と、冷却黒体と、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーとを具備することを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【請求項８】 請求項７記載のコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置において、雑音温度、電流−電圧特性、ＩＦ帯域特性については、前記電子制御装置によって制御される回転ミラーを回転させることにより、前記常温黒体、冷却黒体の測定を自動的に行い、温度の較正を行うことを特徴とするコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサイドバンド比の測定装置。
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図１】
【図２】
【図４】
【公開番号】特開２００３−５７２７４（Ｐ２００３−５７２７４Ａ）
【公開日】平成１５年２月２６日（２００３．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−２４８８００（Ｐ２００１−２４８８００）
【出願日】平成１３年８月２０日（２００１．８．２０）
【出願人】（３９６０２０８００）科学技術振興事業団 (35)
【公開日】平成１５年２月２６日（２００３．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年８月２０日（２００１．８．２０）
【出願人】（３９６０２０８００）科学技術振興事業団 (35)
[ Back to top ]