VGOS対応受信機を用いた
石岡VLBI観測施設周辺の混信調査

中久喜智一 ，林京之介 ， 石倉信広 ，梅井迪子 ，松本紗歩 ， 湯通堂亨 ，
吉川忠男 ，宗包浩志 （国土地理院）
関戸衛（情報通信研究機構）

令和元年11月24日
VLBI懇談会（東京）Ministry of Information
Land, Infrastructure,
Transport
Geospatial
Authorityof Japanand Tourism

石岡測地観測局と国際的なVLBI観測石岡測地観測局（石岡局）
VLBIアンテナ
観測局舎

重力観測室

IGS点 ”ISHI”

石岡VLBIアンテナ
アンテナ直径13.2 m

駆動速度
Az

12 deg/secEl

6 deg/sec

光学系

Ring Focus

受信帯域
S/X帯受信機

2, 8 GHz

広帯域受信機

2～14 GHz

国際的な測地VLBI観測
VGOS観測S/X帯観測（最終目標）

観測概要

位置決定精度は数mm

位置決定精度は1mm

ほぼ毎日観測常時連続観測測地解を数日以内に提供

測地解を24時間以内に提供
現在はテスト観測を2週間毎に実施中

広帯域
広帯域

狭帯域

観測帯域
28
©NAOJ

観測局数

Ishioka

3GHz

14GHz

©NICT

KashimaMizusawa 34m

Ishioka

WettzellOnsala
(SW)

GSFC

KPGO

Westford

Onsala
(NE)

Yebes

©NIPR

･･･moreShowa

全42局（従来のS/X帯観測）

全8局（VGOSテスト観測）石岡局の観測スケジュール
国際観測のスケジュール
S/X帯観測ほぼ毎日

VGOS観測2週間毎

石岡局の観測スケジュール
S/X帯観測S/X帯観測VGOS観測12月

1月

受信機交換（約3日）

石岡局の問題点• 切れ目のない観測が不可能• 受信機交換が必要
 交換期間は観測に参加不可能
受信機

 人的リソースが必要Mixed mode観測• 従来局（S/X帯）とVGOS局（広帯域）が同じ観測に参加
 VGOS局は広帯域受信機でS/X帯観測に参加
 プロダクトの連続性を確保• オーストラリアでMixed modeの試験観測に成功→

今後国際的なMixed mode観測が実施される予定

従来局（S/X帯）
28GHz

相関処理

VGOS局（広帯域）
2 3拡張

814 GHz

Hobart局（広帯域）とYarragadee局（S/X帯）で得られたフリンジ（Jamie M. and Lucia M., 2018）

Mixed mode観測に向けた広帯域受信機の課題
広帯域受信機の現状

広帯域受信機でS帯の観測が不可能• 強力な人工電波による電波干渉※で信号が飽和→

電波干渉対策で3 GHzのハイパスフィルタを設置※電波干渉：受信帯域が一致することで、観測に支障を与える電波が受信される現象

広帯域受信機によるS帯観測の実現① 広帯域観測による電波干渉の調査• 石岡局周辺における電波干渉の調査• 飽和の原因となる電波干渉の周波数を特定②特定した電波干渉を抑圧するフィルタの導入

本日のトピック

広帯域観測による石岡局周辺の電波干渉調査

広帯域観測（2～14 GHz）における電波干渉
広帯域観測では様々な人工電波による電波干渉が発生
クェーサー(観測対象)©ESO

携帯基地局(2.110~2.170 GHz)レーダー
(2.700~3.400 GHz)

日本国内の電波使用状況（総務省より）※携帯基地局・レーダーの配置場所は実際と異なります

300 MHz

3 GHz

3 GHz

30 GHz石岡局周辺の電波干渉の調査• 「放射電力測定技術 高感度受信システム」を使用
 石岡VLBIアンテナを使用した調査期間に制限→ 事前に4方位（東西南北）での電波干渉を詳細に調査
ホーンアンテナ（DRH）
観測可能帯域：0.8～18 GHz

LNA（低雑音増幅器）× 2

Gain=32 dB
Freq=0.1～18 GHz◀「放射電力測定技術 高感度受信システム」による電波干渉の調査風景

石岡局周辺の電波干渉の状況
S帯

東から強力なレーダー放射（2.840 GHz）

携帯電話

無線LAN

レーダー
電波高度計 気象レーダーレーダー

石岡VLBIアンテナを用いた電波干渉の調査• 測定に使用した広帯域観測システム
広帯域受信機

 測定帯域：1～15 GHz 測定方向冷却デュワー 方位角：90度（東方向） 仰角：90度（天頂）→75度→60度→45度→30度→15度→10度→7度→5度• スペクトラムアナライザによる信号測定箇所
冷却デュワー
フィード（QRFH）

LNA
Gain = 33dB

スペクトラムアナライザ（2分間のMax holdで測定）

垂直偏波

水平偏波

T = 20 K, 真空・・・
HPF
3 GHz

常温アンプ
Gain = 20dB

石岡VLBIアンテナで検出された東方向の電波干渉レーダー
2.840 GHz

低仰角で高調波が発生→×2倍×3倍

LNAで飽和×4倍

8.520 GHz5.680 GHz

11.360 GHz

無線LAN

電波高度計

レーダー

気象レーダー

無線アクセス
テレビ中継局

飽和信号の抑圧レベルの推定
出力パワー• P1dBに対する入力信号の超過レベル【P1dB】•

増幅器の利得が1 dB

理想特性に対して利得が1 dB低下

理想特性
実際の特性

P1dB

𝑃1 = - 19.02 dBm

携帯電話

飽和領域

低下する点の出力電力
•

飽和の指標
入力パワー

𝑃3 = - 41.71 dBm• 飽和信号の抑圧レベルの推定P1dBに対する入力信号 抑圧レベル [dB] 後段の増幅器を考量の超過レベル [dB]
(超過レベル + 10) した抑圧レベル [dB]レーダー
(2.840 GHz)
携帯電話※
(2.168 GHz)+ 2.16(-39.84 dBm)
+ 1.72(-40.28 dBm)

12.16
11.72

2625

※：携帯基地局がある西南西方向（Az：250度）の測定結果より

3次高調波(8.520 GHz)レーダー
（2.840 GHz）

超伝導フィルタによる飽和対策
レーダー（2.840 GHz）

• 超伝導フィルタとは 超伝導素材で作られたフィルタ

携帯電話無線LAN等

 急峻なカットオフ特性
 真空かつ低温環境が必要• 導入箇所：LNAの前段（デュワーの中）
QRFH

超伝導フィルタ

LNA
垂直偏波【無線LAN帯域】
携帯電話と同様に抑圧する

水平偏波
T = 20 K, 真空

理想的なフィルタを検討中！
※バンドストップフィルタ：
特定の帯域の信号レベルを抑圧するフィルタ

BSF※

BSF

抑圧レベルは30 dB以上で設計

BSF(notch filter)まとめ・謝辞

まとめ• 国土地理院は石岡局でのMixed Mode観測に向けた準備を開始→

広帯域受信機でS帯を観測するための電波干渉状況の調査を実施• 石岡周辺では東方向から強いレーダー放射を検出• 石岡VLBIアンテナではLNAで信号の飽和を確認→

LNAの前段に信号の飽和を防ぐ超伝導フィルタを検討中

謝辞
情報通信研究機構の関戸さんには、共同研究の一環で「放射電力測定技術 高感度受信システム」の借用及び多くのご助言をいただきました。この場をお借りして厚く御礼を申し上げます。