超伝導受信機システム
【課題】導波管型フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、小型・簡素化が実現できる超伝導受信機システムを提供する。
【解決手段】天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムにおいて、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサ３を、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーン５に接続されるクロスガイドカプラー２と前記超伝導ＳＩＳミクサ３間に導波管型帯域阻止フィルタ２Ａを配置し、この導波管型帯域阻止フィルタ２Ａでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除く。
【解決手段】天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムにおいて、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサ３を、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーン５に接続されるクロスガイドカプラー２と前記超伝導ＳＩＳミクサ３間に導波管型帯域阻止フィルタ２Ａを配置し、この導波管型帯域阻止フィルタ２Ａでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除く。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導受信機システムに係り、特に、導波管型帯域阻止フィルタを用いた超伝導（ＳＩＳ）受信機システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波サブミリ波領域で用いられるミクサ受信機では、サイドバンド比の大きさの程度が、安定で精度のよい観測を遂行する上での鍵を握っている。
【０００３】
そこで、本願発明者らは既に、安定で精度のよい観測を遂行できるコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサンドバンド比の測定装置（下記特許文献１参照）を提案している。
【０００４】
一方、天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムでは、効率の良い観測のためにはイメージバンドからの雑音や混信を取り除く必要がある。また、天体等のスペクトル強度は受信機のサイドバンド比（シグナルバンドとイメージバンドの感度比）によって変化するため、受信機を片サイドバンド（ＳＳＢ）化することは高精度測定のために極めて重要である。
【０００５】
従来は、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ミクサを片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として用いるには、マーチンパープレット等の準光学方式や２バックショート方式などでイメージ側にフィルタをかけることにより実現していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−５７２７４号公報（第３−５頁 図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の方法は必ずシステムに可動部分を伴うため、再現性が悪いことや経年変化などの問題が生じる。
【０００８】
また、上記した従来の方法では、位相差等を使用するためサイドバンド比は〜２０ｄＢ程度しか達成されなかった。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、導波管型フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、超伝導ミクサを簡単な構成で片サイドバンド（ＳＳＢ）化でき、サイドバンド比を大きくするとともに、小型・簡素化が実現できる超伝導受信機システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムにおいて、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサを、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーンに接続されるクロスガイドカプラーと前記超伝導ＳＩＳミクサ間に導波管型帯域阻止フィルタを配置し、該導波管型帯域阻止フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くことを特徴とする。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載の超伝導受信機システムにおいて、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、超伝導受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信を切り換えを可能にすることを特徴とする。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は本発明の実施例を示す超伝導受信機システムのブロック図、図２は本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの要部構成を示す写真（代用図面）である。
【００１４】
図１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）、２Ａは導波管型帯域阻止フィルタ、３は被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ、４，９はＨＥＭＴ増幅器、５，７は電磁ホーン、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はスペクトルアナライザーである。このように構成することにより、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサ３を、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーン５に接続されるクロスガイドカプラー２と前記超伝導ＳＩＳミクサ３間に導波管型帯域阻止フィルタ２Ａを配置し、この導波管型帯域阻止フィルタ２Ａでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くようにした。
【００１５】
図３は本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタの特性図であり、横軸に周波数（ＧＨｚ）、縦軸にトランスミッション利得（ｄＢ）を示している。図中、ａは導波管帯型域阻止フィルタを適用した本発明の特性図、ｂはシミュレーション結果を示す図である。
【００１６】
この図から明らかなように、導波管型帯域阻止フィルタは、シミュレーションの再現性がよく作製可能であるということができる。
【００１７】
図４は本発明の超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタによるオゾンスペクトルの観測結果を示す図であり、横軸は周波数〔ＭＨｚ〕、縦軸は温度Ｔ〔Ｋ〕を示している。図中、○は両サイドバンド（ＤＳＢ）での観測結果、□は片サイドバンド（ＳＳＢ）を示している。
【００１８】
ＳＳＢでの観測時は１番目のＬＯ（局部発振器）の周波数は約１０３ＧＨｚ、第１の中間周波数（ＩＦ）は約７ＧＨｚ〔ＵＳＢ：上（アッパー）サイドバンドは約１１０ＧＨｚ、ＬＳＢ：下（ロー）サイドバンドは約９６ＧＨｚ、図３のＢＳＦ特性参照〕である。
【００１９】
また、ＤＳＢでの観測時は１番目のＬＯ（局部発振器）の周波数は約１０６ＧＨｚ、第１の中間周波数（ＩＦ）は約４ＧＨｚ（ＵＳＢ：上サイドバンドは約１１０ＧＨｚ、ＬＳＢ：下サイドバンドは約１０２ＧＨｚ、図３のＢＳＦ特性参照）である。
【００２０】
なお、従来の方式では、位相差等を使用するためサイドバンド比は〜２０ｄＢ程度しか達成されなかった。一方、本発明の導波管型フィルタ方式では、帯域阻止率を−５０ｄＢ以上にすることが可能なため、達成されるサイドバンド比も５０ｄＢ以上にすることが可能となる。さらに、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信を切り換えることが可能になる。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサを、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーンに接続されるクロスガイドカプラーと前記超伝導ＳＩＳミクサ間に導波管型帯域阻止フィルタを配置し、この導波管型帯域阻止フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くことができる。特に、サイドバンド比を従来の方式での２０ｄＢよりも大幅に上げること（フィルタの阻止能まで）が可能となる。
【００２３】
また、さらに、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信を切り換えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す超伝導受信機システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの要部構成を示す代用図面としての写真である。
【図３】本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタの特性図である。
【図４】本発明の超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタによるオゾンスペクトルの観測結果を示す図である。
【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）
２Ａ 導波管型帯域阻止フィルタ
３ 被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ
４，９ ＨＥＭＴ増幅器
５，７ 電磁ホーン
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 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、超伝導受信機システムに係り、特に、導波管型帯域阻止フィルタを用いた超伝導（ＳＩＳ）受信機システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ミリ波サブミリ波領域で用いられるミクサ受信機では、サイドバンド比の大きさの程度が、安定で精度のよい観測を遂行する上での鍵を握っている。
【０００３】
そこで、本願発明者らは既に、安定で精度のよい観測を遂行できるコムジェネレータを用いた超伝導ミクサのサンドバンド比の測定装置（下記特許文献１参照）を提案している。
【０００４】
一方、天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムでは、効率の良い観測のためにはイメージバンドからの雑音や混信を取り除く必要がある。また、天体等のスペクトル強度は受信機のサイドバンド比（シグナルバンドとイメージバンドの感度比）によって変化するため、受信機を片サイドバンド（ＳＳＢ）化することは高精度測定のために極めて重要である。
【０００５】
従来は、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ミクサを片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として用いるには、マーチンパープレット等の準光学方式や２バックショート方式などでイメージ側にフィルタをかけることにより実現していた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−５７２７４号公報（第３−５頁 図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の方法は必ずシステムに可動部分を伴うため、再現性が悪いことや経年変化などの問題が生じる。
【０００８】
また、上記した従来の方法では、位相差等を使用するためサイドバンド比は〜２０ｄＢ程度しか達成されなかった。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みて、導波管型フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、超伝導ミクサを簡単な構成で片サイドバンド（ＳＳＢ）化でき、サイドバンド比を大きくするとともに、小型・簡素化が実現できる超伝導受信機システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムにおいて、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサを、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーンに接続されるクロスガイドカプラーと前記超伝導ＳＩＳミクサ間に導波管型帯域阻止フィルタを配置し、該導波管型帯域阻止フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くことを特徴とする。
【００１１】
〔２〕上記〔１〕記載の超伝導受信機システムにおいて、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、超伝導受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信を切り換えを可能にすることを特徴とする。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は本発明の実施例を示す超伝導受信機システムのブロック図、図２は本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの要部構成を示す写真（代用図面）である。
【００１４】
図１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）、２Ａは導波管型帯域阻止フィルタ、３は被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ、４，９はＨＥＭＴ増幅器、５，７は電磁ホーン、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はスペクトルアナライザーである。このように構成することにより、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサ３を、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーン５に接続されるクロスガイドカプラー２と前記超伝導ＳＩＳミクサ３間に導波管型帯域阻止フィルタ２Ａを配置し、この導波管型帯域阻止フィルタ２Ａでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くようにした。
【００１５】
図３は本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタの特性図であり、横軸に周波数（ＧＨｚ）、縦軸にトランスミッション利得（ｄＢ）を示している。図中、ａは導波管帯型域阻止フィルタを適用した本発明の特性図、ｂはシミュレーション結果を示す図である。
【００１６】
この図から明らかなように、導波管型帯域阻止フィルタは、シミュレーションの再現性がよく作製可能であるということができる。
【００１７】
図４は本発明の超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタによるオゾンスペクトルの観測結果を示す図であり、横軸は周波数〔ＭＨｚ〕、縦軸は温度Ｔ〔Ｋ〕を示している。図中、○は両サイドバンド（ＤＳＢ）での観測結果、□は片サイドバンド（ＳＳＢ）を示している。
【００１８】
ＳＳＢでの観測時は１番目のＬＯ（局部発振器）の周波数は約１０３ＧＨｚ、第１の中間周波数（ＩＦ）は約７ＧＨｚ〔ＵＳＢ：上（アッパー）サイドバンドは約１１０ＧＨｚ、ＬＳＢ：下（ロー）サイドバンドは約９６ＧＨｚ、図３のＢＳＦ特性参照〕である。
【００１９】
また、ＤＳＢでの観測時は１番目のＬＯ（局部発振器）の周波数は約１０６ＧＨｚ、第１の中間周波数（ＩＦ）は約４ＧＨｚ（ＵＳＢ：上サイドバンドは約１１０ＧＨｚ、ＬＳＢ：下サイドバンドは約１０２ＧＨｚ、図３のＢＳＦ特性参照）である。
【００２０】
なお、従来の方式では、位相差等を使用するためサイドバンド比は〜２０ｄＢ程度しか達成されなかった。一方、本発明の導波管型フィルタ方式では、帯域阻止率を−５０ｄＢ以上にすることが可能なため、達成されるサイドバンド比も５０ｄＢ以上にすることが可能となる。さらに、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信を切り換えることが可能になる。
【００２１】
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。
【００２２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサを、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーンに接続されるクロスガイドカプラーと前記超伝導ＳＩＳミクサ間に導波管型帯域阻止フィルタを配置し、この導波管型帯域阻止フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くことができる。特に、サイドバンド比を従来の方式での２０ｄＢよりも大幅に上げること（フィルタの阻止能まで）が可能となる。
【００２３】
また、さらに、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信を切り換えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す超伝導受信機システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの要部構成を示す代用図面としての写真である。
【図３】本発明の実施例を示す超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタの特性図である。
【図４】本発明の超伝導受信機システムの導波管型帯域阻止フィルタによるオゾンスペクトルの観測結果を示す図である。
【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）
２Ａ 導波管型帯域阻止フィルタ
３ 被測定用超伝導（ＳＩＳ）ミクサ
４，９ ＨＥＭＴ増幅器
５，７ 電磁ホーン
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 スペクトラムアナライザー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムにおいて、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサを、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーンに接続されるクロスガイドカプラーと前記超伝導ＳＩＳミクサ間に導波管型帯域阻止フィルタを配置し、該導波管型帯域阻止フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くことを特徴とする超伝導受信機システム。
【請求項２】
請求項１記載の超伝導受信機システムにおいて、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、超伝導受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信の切り換えを可能にすることを特徴とする超伝導受信機システム。
【請求項１】
天体や大気微量分子からのスペクトルを受信するヘテロダイン受信システムにおいて、両サイドバンド（ＤＳＢ）受信機である超伝導ＳＩＳミクサを、片サイドバンド（ＳＳＢ）受信機として使用するために、電磁ホーンに接続されるクロスガイドカプラーと前記超伝導ＳＩＳミクサ間に導波管型帯域阻止フィルタを配置し、該導波管型帯域阻止フィルタでイメージ側にフィルタをかけることにより、イメージバンドからの雑音や混信を取り除くことを特徴とする超伝導受信機システム。
【請求項２】
請求項１記載の超伝導受信機システムにおいて、中間周波信号の周波数を選ぶだけで、超伝導受信機の調整無しにＳＳＢ受信とＤＳＢ受信の切り換えを可能にすることを特徴とする超伝導受信機システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００４−３４３６５４（Ｐ２００４−３４３６５４Ａ）
【公開日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−１４０７７３（Ｐ２００３−１４０７７３）
【出願日】平成１５年５月１９日（２００３．５．１９）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人 科学技術振興機構 (1,734)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年５月１９日（２００３．５．１９）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人 科学技術振興機構 (1,734)
【Ｆターム（参考）】
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