Current Status and near future
plan of VERA Upgrade（for EAVN）

Tomoaki Oyama
2019/9/25-26
VERA-UM1

VERA upgrade：past and future• 1st Phase ： 2008-2015– Replace• Mitaka-FX→Mizusawa Soft correlator（2015～）• DIR2000 recorder→ OCTADISK（2014～）• 2nd Phase ： 2010-2017– VERA、VSOP 、JVN等各種プロジェクトサイエンス目的のupgrade• 広帯域化
→2-12Gbps（ADS1k, ADS3k、OCTADISK、VSREC)• K,Q両偏波化（水沢、入来のみ）•3rd Phase ： 2015～2020– SKA、KaVA、EAVN時代に向けた（汎用化）アレイ構築、基礎開発、将来計画• 超広帯域：4～9.2 GHz （KVN、HINOTORI、Brand-EVN、SKA-Band5C対応）• K,Q両偏波化（VERA全局）• K,Q同時受信（VERA全局）• ソフト相関器高速化→GPU化
2• 統合RF,IFスイッチの導入

2nd Phase：Block diagram（2017/10）
ODS(OC48)ODR(OC48)

4 GbpsDFU

PCD

1 Gbps

4 GbpsVDV

VMAT

1 Gbps
1 Gbps

4 Gbps

A beam(512MHz)

4 GbpsK5VSI

VSW

ADS1000

2 GbpsIF 5-7GHz X 2ch

BBCADS1000

1 or 2 Gbps

ADS3000+

10GbE

OCTAVIA(1GspsX4ch)

6 Gbps

512MHz X 4ch

VSI

B beam(512MHz)

others

VSI⇔10GbE

OCTAD(AD)IF 5-7GHz X 2ch

8Gbps x 2ch

OCTAVIA

16 Gbps

VSI⇔10GbE

4 GbpsOCTAD8 Gspsⅹ4ch

8 Gbps
8 Gbps32 Gbps

OCTADISK #1
VSREC- #1(OCTAPC-1)
VSREC- #2(OCTAPC-2)
OCTADISK2

In near future
Upper Cabin

10GbE
Hub

4 Gbps32 Gbps

Observing room3

広帯域（ph2）観測運用状況• 1Gbps：定常運用開始（2014/9~、2015/9）• 2Gpbs x 2ch（A&B or L&R） ：定常運用開始（2017/9~）• 4-12Gbps（A&B=2+2+8 Gbps） ：定常運用開始（2018/9~）

ADS3K ADS1K VERA JVN
10-12 G 8G
2012/9~2013/9~2014/9~2015/9~2016/9~2017/9~01310312326G
630244430

2Gx2 2G4G01296311432014173151277472G2425164

観測総数0220405341381111101630

2018/9 12Gbps：8、 2Gbpsx2 ：9、 1Gbps：8 、 KaVA-1Gbps ：114

Broad band system：Phase-ref Image
Comparison bet 4G VS 12G (Orion-KL)

4 Gbps999.1Jy/b

12 Gbps
996.7Jy/b

By Kim5

Broad band system：Parallax
Comparison bet 4G VS 12G (Orion-KL)
4 Gbps389±9pc

12 Gbps407±7pc
精度 ~60 μsec
→12 Gbps sci-observation is now open from 2018/96
By KimSurvey of calib sources （K-band）

１ Gbps

８ Gbps995 detect /2470 obs = 40% (May 2017)

1964detect / 2470 obs = 80%（May 2017）
2608 detect / 3252 obs = 80%（May 2018）

必要（2度以内に1個）参照電波源数＝約2400
VCSカタログ（北天）＝約4000個→2度以内に必ず参照源が存在（Tsys=600K）
最適化スケジューリング、データ解析：測地的手法を応用 by 寺家

7

Survey of calib sources （Q-band）

1 Gbps334 detect /1831 obs = 18%(May 2017)

8 Gbps1040 detect / 1831 obs = 57% (May 2017)1725 detect / 2941 obs = 59% (May 2018)8

Sgr A* Proper motion、distanceBy 永山
μα(mas/yr)

μδμl cosb

μb cosb

Sgr A*(VERA)-3.006±0.037 -5.374±-0.064 -5.868±0.058 0.005±0.045

Sgr A*(VERA)-3.092±0.015 -5.562±-0.034

Sgr A*(VLBA)-3.151±0.018 -5.547±0.026

Ω₀（km/s/Kpc/
27.81±0.27-6.060±0.024 -0.012±0.020 28.72±0.11

144 star

28.99±0.39
・ 遅延追尾再計算位置の高精度化 by 永山・ 天頂大気遅延の方位角方向補正 by 寺家
・ 参照電波源の座標高精度化
by 寺家

位置精度向上年周視差計測9現在のVERA システム問題点と改善案
・ 要望、問題点と改善方法– ADS1K（16-18年）、ADS3K（8-10年）のメーカーメンテ終了→OCTAD(A/D)へ更新– 両偏波、同時受信の定常化、4局化 →DC、統合スイッチ、OCTAD対応– 両偏波観測時の２ビーム観測不可 →3 IF化、OCTAD-RF A/D– KQ同時受信時の２ビーム観測不可 →3 IF化、OCTAD-RF A/D– KQ同時受信観測時の偏波不一致 →OCTAD-RF A/D– KQ同時受信観測時の周波数選択問題（現状KとV=1のみ観測可能）→ OCTAD-RF A/D– スイッチの乱立（両偏波K, Q, C)→統合スイッチの整備

・将来計画へ向けた拡張– 超広帯域観測– SKA（Band5c）に向けたテストベッド→アンモニア、メタノール、SiO複数ラインが観測可能（汎用化）、高感度化→KaVA、eEVNとの観測帯域の一致
103rd Phase Progress• 受信機、観測システム、アレイ構築関連搭載状況（予定）– K,Q両偏波化→RX、DC搭載完了(2018/3）（水沢、入来）・ DC（K,Q）製作中（小笠原、石垣）– K,Q同時受信→全局mirror搭載完了 by 保守G・ 統合スイッチ、RF-direct A/Dモード導入整備中– 広帯域化（>9.2GHz,40Gbps） → OCTAD、OCTADISK2の整備
・ フリンジ検出（2018/3）、各種モード評価中・ レファレンス用可変シンセ評価中– 低周波受信機→新型L-S-band受信機、開発中（総務省、東芝ホクト）・ 2019/1-3 水沢、石垣試験予定（入来移設）• 相関器関連– 高速化（広帯域、両偏波対応） →GPU化、前後処理ソフトウエア改修完了（2018/8）
最終調整中、2019/1～実運用開始予定• 基礎開発– OCTAD upgrade→ ・RF-A/D、broad-band（9.2GHz、15.5GHz）、water-vapour
・ Digital Equalizer（Phase,amp）、Phase-up
11・ Pol cnversion（Linear→Circular）、beam-forming）

Brock diagram （3rd Phase）
Spectrometer
Polaris

A-C

A-K-L18.5-26 GHz

DCBBC

2B Phase cal

ADS1K in
ADS3K in

A-Q-L

FRB、Pulsar
SETI

5-7GHzA-K-R

DC

4-8GHz18.5-26 GHz

A-Q-R

DC

IF,RFSW

4-8GHz

OCTAD
（３ｃｈ）

１０
OCTADISK
GbE
Hub 4Gbps
VSRECsOCTAVIA

16GbpsADS1K out

B-K-L

18.5-26 GHz

DC

BBC

B-Q-L

OCTADISK2

ADS1K
ADS1K in

32GbpsADS3K in
5-7GHzB-S/X

ADS1K in

実験、試験用（or S,X両偏波）

鹿児島大学、天の川

OCTAVIAADS3K

DFU

Upper Cabin Obs room

既設
既設（一部）
新規 12

各局整備状況
MIZ

IRK

OGA

ISG

Reciver（R pol）
K-DC（for R）
Q-DC（for R）〇〇
2017/12〇〇2018/1〇
2019/7
2019/7〇
2019/2
2019/2Mirror（for K/Q）
RF-IF、SwitchOCTAD
OCTADISK2〇
2018/12〇2019/7〇
2019/7〇
2019/2〇〇〇〇Under Dev

Low freq（L-S）

〇〇〇〇(Under Dev) Under Dev

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First fringe detection bet Miz and Iri and auto power
spectrum of Q-band Dual pol（2018/3）

L: Ori-KL

R: Ori-KL

Left circular frineg

Right circular frineg

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基礎開発（アナログ系）• LS-band新型受信機– 衛星通信と電波天文の共用化（2018年度）• 総務省プロジェクト• 目的：1.612GHz帯保護バンドと1.618GHzイリジウム通信帯との共用化を超電導フィルターを用いて検証する• 目標受信帯域：1.4-2.3GHz• 超電導冷却フィルター搭載受信機（東芝ホクト）• 16素子パッチアンテナ（東芝ホクト）• OCTAD Direct A/D（天文台）• 水沢、石垣試験搭載（2019/1-3）
入来移設予定• FRB、パルサー、SETI

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Summary• ～12Gbps wide band（2beam） observation isnow open(2018/9～)• GPU software Correlator will be under operation（2019/1～)• Dual polarization observation（K,Q） ： 2019/9～• Simultaneous K/Q observation：2019/9～• Low frequency (L-S)observing system is underdevelopment

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