ALMA band10* ****LO*********SIS***

Report
ALMA Band10用 導波管型LOカプラ
一体型低雑音SISミクサ
黒岩宏一 (大阪府立大学)
小嶋崇文(国立天文台/大阪府立大学)
M. Kroug, 藤井泰範, 金子慶子, 宮地晃平, 鵜澤佳徳 (国立天文台),
王鎮 (情報通信研究機構),小川英夫(大阪府立大学)
LOカプラ一体型ミクサブロック の開発目的
① LO信号の典型的な出力は 10-15 mW
②テラヘルツ帯では単位長さ当たりの導波管の損失が増大
LOカプラ一体型ミクサブロックの設計
10 dB coupler
RF Corrugated horn
IF output
6.2 mm
Superconducting
Magnetic coil
LO diagonal horn
LO Signal
RF in
6.2 mm → 0.3 dB 損失
Mixer chip
Port 2 WR-1.2冷却時損失測定
LO in
Port 3
Termination
100 mm
Port 1
Port 4
RF Signal
LOカプラ一体型ミクサ 雑音温度測定
LO
RF 側
LO source
CLNA
Isolator
4K stage
Mixer
Chopper
Cold
Load
Hot
load
IF chain at room temperature
カプラのRF側,LO側の雑音温度を測定
→カップリング率を冷却で測定可能
雑音温度・利得測定結果
10000
600
-10
400
7.5hf/kB
-15
200
5hf/kB
0
-20
0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96
LO Frequency [THz]
LO 側
-15
8000
-20
6000
-25
4000
2000
-30
0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96
LO Frequency [THz]
→ 0.8 – 0.95 THz で330 K以下
0.87 THz で221 K
Mixer Gain [dB]
-5
Noise Temperature [K]
RF 側
Mixer Gain[dB]
Noise Temperature [K]
800
冷却時 カップリング率
Port 2
Mixer
Termination
Port 3
測定値
計算値
0
0
-1
-5
-2
-10
-3
-15
0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96
LO Frequency [THz]
Coupling (S24) [dB]
Transmission (S21) [dB]
Port 1
RF in
LO in
Port 4
結論
10 dB LOカプラは計算値とよく一致
→カプラ部が設計どおりにできていることを示唆
0.8 – 0.95 THz で雑音温度 330 K以下
→ALMA Band10の使用に耐えうる
ポスターをご参照ください
はじめに
ヘテロダイン受信機でRFとLO信号を結合する手法
・ ビームスプリッタ
機械的に不安定
・ 導波管型カプラ
機械的に安定
雑音温度・利得測定
Cold
Load
Hot
load
CLNA
4K stage
Isolator
Chopper
Mixer
LO source
IF chain at room temperature
ALMAのスペック
•
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•
•
•
230K ミクサ 前段のロスを下げる
導波管のロス カップラのロス(カップリング率)
ミリ波でも評価されていない
評価方法
導波管を小さく
(定倍機を離す) 110K
4Kステージには電力供給から定倍機をおけない

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