VERA観測システムの現状と今後
国立天文台水沢VLBI観測所
開発部門 河野裕介

VERA観測システム [保守部門]
Kバンド

Qバンド

開口能率

39~48 %

35~50%

受信機雑音温度27-49 K45-95 K

背面系都合温度

25 K

25 K

フィドーム損失

16 K

33 K

システム雑音温度

150~K

250~ K

能率測定2013.02.20 (廣田氏）、サイボウズ2013保守部門資料、SR、昨年度UMより

受信機雑音温度 [保守部門]
 K-band 平均35K

Q-band:平均75K

K-bandQ-band

BBC出力でのHOT-COLD測定(BBC LO=4.9GHz,5.7GHz,6.5GHz)

BBC出力でのHOT-COLD測定(BBC LO=4.9GHz,5.7GHz,6.5GHz)

110

100

10090

90

80

706050TRX (K)

TRX (K)807060504040303020

両偏波化による向上！
20 LHCPに新InP-LNAサイボウズ保守部門資料より

開発の現状1.

DIR2000, FX相関器リプレイス （小山）1.

2.

両偏波化 （萩原）1.

3.

Q-bandの両偏波化の開始

C-band （松本）1.

4.

現行システムと並行導入・順次移行

2011年共同利用観測を試験的にオープン

光結合VLBIと基礎開発

VERA両偏波同時受信化の現状

萩原、両偏波開発グループ

これまでの作業と現状- 水沢と入来の２局において、既設のLHCP(左旋偏波)受信機に加え両偏波同時受信できるように、 RHCP(右旋偏波)受信機を1 beam分(#1側)だけK帯及びQ帯で新規増設した。 RHCP受信用の周波数変換機(DC)はK帯でのみ増設をした。
- 現状では、K帯でのみ水沢と入来の２局において両偏波受信可能。
- VFS: 両偏波観測に対応したシステムの改修を進めている。

K帯改修部

フリンジ試験観測• VERA2局を入れた国内VLBI局での、K帯左右両偏波同時受信、記録、相関処理、FITS変換まで一連のパスを通すことが目的。
• VERA2局(水沢、入来)と山口、高萩局の４局でK帯で３月２７日に実施した。
天体:W49N=>BLLAC=>Orion=>3C279=>OQ208• Quick-lookで見て、ほぼ全基線で、LHCP/RHCPとも相関が出たことを確認した。(次ページ)• 偏波相関処理モード(RR/LL/LR/RL)でソフト相関処理をする (処理待ち)。

両偏波フリンジ図↑輝線 (Orion 水沢-入来 (左LHCP, 右RHCP)) ↑輝線 (Orion 入来-山口 (左LHCP, 右 RHCP))↑連続波 (BL-LAC) 水沢-入来 (左LHCP, 右RHCP)↑輝線 Orion (高萩-山口 (LHCP))

2013年度の作業• 偏波観測モードに遠隔操作で切り替えるためのIF同軸スイッチの設置と試験- 偏波観測モードに切り替える際は、計算機からコマンドを入れることで観測モードの切り替えが可能になった(Bビーム
LHCPのIFに、AビームのRHCPのIFを切り替える。
- 水沢局に設置作業、試験を行った (2013.6)。試験運用
水沢を開始した。
偏波Mode
切替S
C-band切替SW-- 入来局に年内設置予定

偏波 Mode切替SW 拡大図Timeline
Year

2011

VERA
水沢

K/Q-帯 受信機
デユワー２偏波化
K帯: DC設置

2012

2013

2014

両偏波受信用IF切り替えス
イッチの設置(2013.6)

VERA
入来

K/Q-帯 受信機
デユワー２偏波化
K帯: DC設置

同上 (予定)立上げ
試験観
測フリンジ試験
(2013. 3実施済
ソフト相関処理待ち)

両偏波較正試験 (D-term測定) (予定)

KVNとのVLBI試験観測(予定)C-band受信機ステータス報告

報告：松本尚子(NAOJ)
統括：本間希樹(NAOJ)
技術協力：小川英夫, 木村公洋, 他大阪府立大メンバー,氏原秀樹(NICT), 浅利一善(NAOJ)VERA C-band受信機システム•C-band フィードホーン•旧•新式：石垣島局(11月新式導入)
式：入来局、水沢局, 小笠原局

•常温受信機•観測方式：１ビームのみ(A側)•振幅較正：R(終端器)-SKY 可•開口能率：Ae=0.50(誤差10%)※順次測定＆解析予定•振幅の絶対値の精度10-20%

旧式

新式(短い)

受信機作製：大阪府立大学 小川研究室

VERA C-band受信機システム•2009年11月から定常観測開始•2011年VERA共同利用観測を試験的にオープン•2013年現時点で下記の不具合を徐々に解決中。
-昨年からの発振対処により、C-band受信機後段アンプへの入力信号過多による発振及びレベル異常が、悪天候時の報告以外発生しなくなった。

-強いスプリアスの影響による大きなレベル変動あり。
→超新星残骸を用いた高精度な能率測定に未成功。
→メーザー源による能率測定を実施、解析中。
→スプリアスをカットするフィルターの導入を水沢局へ導入し、水沢局については解決済み。
他局についてはスプリアスの特定が必要(特に小笠原・入来)。

光結合VLBIネットワーク

OCTAVE : Optically Connected Array for VLBI Exploration+
 VERA4局にOCTAVIA/DISKが導入されたBW≧512MHzで同時観測可能（運用の観点除く）
 60~30~10m級との広帯域観測OCTAVEの現状
 ローカル記録や＃５記録も組合せて観測中


EAVNフリンジ試験観測にも参加

9/24, 萩原

 鹿島、茨城JGN-X&SINET4相互接続に難航

 水沢接続水沢回線
 2016-

 2013-2015
水沢回線（VLBIはまだ未接続）
水沢→三鷹回線
VERA
水沢



水沢回線&VERA相関器
水沢⇔三鷹回線

VERA
水沢

相関器

相関器
ソフト相関器を水沢に移すメリットデメリットの議論は必要

基礎開発： OCTAD OCTave A/D convertor

ダイレクトRFサンプリング


最大帯域 4GHz -2ch

UDP/IP/10GbE出力

OCTAVIA不要OCTAD試験
 RF + IF/BBサンプリング＠水沢10m+20m

小山 (PI)＋ 開発部門
 合計ビットレート32Gbps
 全ソフトウェアレコーダ＋GICO3
記録系：COTS＋Software PC+VSREC (VDIF Software Recorder)

鈴木, 小山 4~8 Gbps/PC


同じような装置をHaystackがMark6として発表している

http://www.haystack.mit.edu/tech/vlbi/mark6/index.html

基礎開発： OCTADの進化
50GHzモジュール

 DF機能追加

バックワードコンパチ


BW:16MHz~2048MHz/ch 50GHzモジュール


Vコネ入力




試験中

DC不要

基礎開発：SELENE2への協力
 月着陸機、周回衛星電波源
 SXの2ビーム観測

離角0.2deg ~ C-band共用を目指す

Vivaldi フィード

今後の計画
 サイエンスWGで議論(1～5月)

サイエンスと技術開発の今後の整合性
 開発項目の分類


新機能
両偏波、86GHz, etc
 外部資金メイン

高感度化に分類
広帯域化、低雑音化
 外部＋所内資金
 コスト予測をもとに選択まとめ 開発の状況両偏波
 C-band OCTAVE 基礎開発OCTAD
 SELENE2
 今後の開発の議論