固定局用アンテナ 60 無指向性アンテナ...3DV-060 3DV-060A 3SL-060 3DV-0608 3DV-0608 指向特性〈例〉 指向特性〈例〉 指向性アンテナ 固定局アンテナ
野辺山 45 m 電波 望遠鏡 45 GHz 帯受信機 (Z45) の アンテナ 搭載試験
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Transcript of 野辺山 45 m 電波 望遠鏡 45 GHz 帯受信機 (Z45) の アンテナ 搭載試験
野辺山 45 m 電波望遠鏡45 GHz 帯受信機 (Z45) の
アンテナ搭載試験
米倉覚則 ( 茨城大 ),
土橋一仁 , 下井倉ともみ , 落合哲 ( 東京学芸大 ),
中島拓 ( 名古屋大 ),
水野 いづみ ( 鹿児島大 / 国立天文台 )
田中智博 , 岡田望 , 高津湊 , 徳田一起 , 長谷川豊 , 阿部安宏 , 木村公洋 , 小川英夫 ( 大阪府立大 ),
中村文隆 , 亀野誠二 , 新永浩子 , 久野成夫 , 高野秀路 , 伊王野大介 , 川辺良平(国立天文台)
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要旨• 我々は野辺山 45 m 電波望遠鏡に搭載する新しい 45 GHz 帯両偏波受信機
の開発を行っている。この受信機の目的は、 45 GHz 帯の CCS 分子輝線のゼーマン効果の観測により磁場強度を測定し、星形成過程における磁場の役割を明らかにする事にある。
• 本受信機の野辺山 45 m 電波望遠鏡への搭載試験を 2013 年 3 月 31 日から6 月 10 日にかけて行い、下記の結果を得たので報告する。
1) システム雑音温度 ( 天頂、大気込み ) は、 43 GHz において晴天時 125 K 程度。
2) 基準となる受信機 (H40) との指向調整 ( ビームスクイント調整 ) 完了 (AZ, EL ともに 3 秒角以内のズレ ) 。
3) 副鏡焦点位置合わせ完了。4) ビームサイズ: 37 秒角程度。サイドローブレベルはピーク強度の 3 % 以
下 ( 点源連続波源 3C 279, 3C 84 および SiO メーザー源 R Leo などの観測から算出 ) 。
5) 開口能率は 50 % 程度、主ビーム能率は 58 % 程度である ( 土星の連続波観測および上記で求めたビームサイズから算出 ) 。 2
(1) 機器構成
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(1-1) 搭載場所• 旧系統( H30 が設置されていた場所)• ミラーの数が一番少ない
搭載・冷却作業2013/Mar./25-26
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(1-2) IF 系ブロック図
5
(1-3) SAM45 との接続
仮設のスイッチを設置した2013/Apr./02
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(1-4)旧 IF 系との接続
CH1
CH2H30
EQSELECTOR
EQ IN
EQ OUT
CONT BE9 10 11 12 13 14
#5 #6
1 2 3 4
5 6 7 8
1 2 3 4
#5
#6 att
att
15 16 17
デジタルボルトメータにつないで、セレクタで #4, #5, #6 を選択し、R を見た状態で 0.4 V 以下になるように#4, #5, #6 の att を調整する
MONITOR SELECTOR
Z45VZ45H
5 6 7 8
9 10 11 12
H40
5or6 を選択(5 を選択すると H をモニタ )(6 を選択すると V をモニタ )
4 を選択#4 att
コネクタ背面に入力 Z45HZ45V
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(2) 性能評価• 今回( H25 年 4-7 月)の目標– 45-m システムに組み込み、データを取得する
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(2-1) 雑音温度測定• 受信機雑音温度 (Trx) [hot-cold]
50 – 60 K @ 42-46 GHz(4-8 GHz IF 出力をパワーメータにて測定 )(2013/Apr./01 測定 )
• システム雑音温度 (Tsys*) [R-SKY]– 125 - 150 K (4/2, 4/9)• ライン観測時の qlook 表示値
– H-pol. 180 K, V-pol. 200 K @ 43 GHz (6 月 9 日 )– H-pol. 200 K, V-pol. 280 K @ 45 GHz (6 月 9 日 )• VLBI BE 32 MHz BW 出力をパワーメータで測定
– (特に V-pol. が高周波側で悪化)9
(2-2) IF 系レベル調整• SAM45, VLBI 用 E/O (PolariS へ接続 ), 旧 IF 系 ( 連続
波 BE へ接続 ) への入力レベルの適正化を行った (パワーは R 挿入時の値 )
• 旧 IF 系 EQ selector 前面出力コネクタ部-47 dBm (Z45)-42 dBm (H40)
• SAM45 入力用仮設 SW入力部-28 - -30 dBm (Z45)-35 - -37 dBm (H40)
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(2-3) ビームスクイント調整 (1)H40 受信機に対する指向調整1) H40 受信機を用いて pointing error 測定 & 補正2) Z45 受信機を用いて pointing error (dAZ,dEL) 測定 (補正は行わな
い )3) (dAZ,dEL) => (dX,dY)
[ 下部機器室の受信機設置位置の座標系 ] への変換(dX, dY の座標軸は、下部機器室の通路に対して 30 度回転している )
4) Z45 受信機を物理的に動かす (dX,dY)5) 上記 1) から 4) を繰り返す
AZ, EL ともに、 3 arcsec 以内のズレに Z45 設置位置を調整した (2013/Apr./02)
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(2-3) ビームスクイント調整 (2)• Z45 受信機は回転ステージ上に搭載されているため、「回転軸」と「受信機の電波軸」とを、一致させる必要がある。
• 回転ステージを 30 度ずつ回転させながら、 pointing error を測定し、受信機設置位置のズレ量をみつもった(回転軸、電波軸は、ともに鉛直であると仮定)
測定 (2013/Jun./09)手順の確認ができた正確な位置合わせは今年秋以降
の再搭載時に実施
円形の部分が回転する12
(2-3) ビームスクイント調整 (2) つづき
回転ステージの回転角 13
(2-4) 副鏡焦点位置合わせ• 副鏡位置 (dZ) を -5, 0, +5 mm の3通りに変えて、 saturn の十字スキャン観測を行い、強度を測定。
• 最適位置を算出• dZ を最適位置付近 (-2, -1, 0 mm) に設定し
て、再度十字スキャン観測を行い、強度が最大になるかを確認
↓• dZ = -1 mm が最適位置• (2013/Jun./09 測定 ) 14
(2-4) 副鏡焦点位置合わせ
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(2-5) ビームサイズ• 十字スキャン• 連続波 @43 GHz• 3C279
• 37 秒角
2013/Jun./09
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AZ scan (scan no. 奇数 ) El scan (scan no. 偶数 )
(2-6) ビームパターン• 2013/May/05, R Leo, SiO maser OTF • サイドローブレベルは peak 強度の 3 % 以下• CONTOUR_levels=[1,2,3,5,10,20,30,50,80,90,100] %
17H 偏波 V 偏波
(2-7) 主ビーム能率、開口能率• 観測 (2013/Jun./09)
– 連続波 @43 GHz– 土星– 十字スキャン
• 結果– peak 強度〜 14 K
• 解析– 視直径 18.4 秒角– ビームサイズ 36.6 秒角– 土星の輝度温度 150 K を仮
定• 結論
– 主ビーム能率 = 58 %– 開口能率 = 50 %
18(参考) S40 (status report 2012-2013)主ビーム能率 76% 、開口能率 56%
(3) 問題点(1) ライン観測時の強度
(Z45+SAM45, H40+SAM45, S40+AC の観測結果を比較 )– 点源 (SiO maser)
• Z45+SAM45 の強度が他に比べて顕著に強い– 広がった天体 (CCS core)
• 有意な違いはみられない ( ただし S/N 不足 )
• (参考)連続波観測時の強度(Z45+contBE, H40+contBE の観測結果を比較 )– 点源 (3C279)
• 有意な違いは見られない– 広がった天体 (Saturn, Jupiter)
• 有意な違いは見られない
(2) 高周波側で雑音温度が高い (p9 参照 )19
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今後 (H26.6くらいまで ) の予定
• 改造(7〜9月)– 雑音温度向上– 周波数特性向上– アイソレーターを交換する
• 再搭載/立ち上げ(9月後半搭載?)– PolariS の立ち上げ– 受信機の性能評価
• 周波数特性• 出力強度/偏波の安定性
– 偏波校正– SiO maser の zeeman 効果試験観測
• 強度問題の解明に向けて– 45m 搭載後、いろんな組合せで測定する?
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