efficiency on
illuminati feed
efficiency spillover
feeds
efficiency blockage
efficiency surface
reflector
misc
=
=
=
=
=
η η
η η η
tunb s bl sf
個々のパラメータについてそれぞれ説明する。
η
sfはパラボラの鏡面誤差による効率で、理 想的なパラボラからの2乗平均誤差によって決まる。今鏡面誤差をεとすると、
−
=
4 2
exp
λ
η
sfπε
・・・（式3－2）となる。ビームの主鏡からのもれ量である、スピルオーバ能率は、
∫∫
∫∫
=
plane ap
a ap
a
s E dS
dS E
2 2
η
・・・（式3－3）となる。アンテナのカップリングである、テーパー能率は、
⋅
=
∫∫ ∫∫
∫∫
ap ap
a ap
a tunb
dS ds E
dS E
2
η
・・・（式3－4）となる。また
η
blは、副鏡、副鏡支持ステイが主な要因となる。また、η
miscは個々の望遠鏡によって異なるが主に他のビーム伝送系による損失が挙げられ同時にその都度考慮する必 要がある。
主鏡は口径1.85m、焦点距離0.74mのパラボラアンテナである。製作方法は鋳造で、一枚 鏡で製作した。アルミニウム合金鋳物の中でも加工性の良いAC4CHを使用した。
重力・風による変形では望遠鏡架台との固定が行われる中心側に大きく応力が発生する。
このため放射リブの数は中心側で16本、外側で8本とした（図3-3）。有限要素解析の結果、
重力変形は基準角度であるEL90°から最も移動するEL0°で最大となり13µm rmsとなる。風 による変形は風速10m/sで2µm rmsとなる。これらは十分に小さい値である。温度変化及 び温度勾配による変形は非常に大きい（＋20℃で43µm rms）。しかし、焦点の異なるパラボ ラに近似することで2µm rmsまで抑えられる。温度勾配（例えば太陽光等に起因する）に よる変形は大きく焦点の異なるパラボラに近似しても変形は30µm rmsとなる。実用上では
主鏡はRadome内に設置するため風、太陽光による変形量は減少すると考えられる。
完成した主鏡は3次元測定器を用いて鏡面精度の測定を行った。その結果19µm rmsとい
図3-3 1.85m電波望遠鏡のパラボラアンテナ。主鏡の背面には放射状のリブが16本、円周
状のリブが4本作成した。
う良好な結果を得る事が出来た。この時の主鏡の焦点距離は739.784である。その後、望遠 鏡本体に搭載した。副鏡の直径は0.185mで、鏡面の形状はハイパボラである。副鏡は4本 のステイで支えられている。
3.2.3
光学系 光学系 光学系 光学系
1.85m望遠鏡の光学系はナスミス構造をしており、副鏡を経て主鏡裏に集めた信号を、平
面鏡1枚でEl軸方向に引き出し、楕円鏡1枚で反射させてホーンまで導いている。光学系 の概念図を図3-4に示す。これにより、観測時に受信機が傾くことなく安定して動作するこ とが出来る。また、光学素子を減らすことで、アライメント誤差や損失の面に優れる特性 を目指した。
光学系の設計はガウス光学近似計算行い、物理光学近似によってビームパターン等のシ ミュレーションを行った。光学系のパラメータを表3-2に示す。その結果、低リターンロス
（～40dB）、低交差偏波（＜－50dB）等を確認し製作を行った。本光学系は副鏡からのビー ムを平面鏡、楕円鏡1でEL軸方向に引き出し、楕円鏡2で集光する方式である。EL軸か ら引き出すビームを太くする事により、受信機の設置ずれの影響を受けにくい光学系を実 現する事ができる。また、115～350GHz の周波数帯間での反射鏡の共用が可能である。更 に、温度較正用のチョッパーをアクチュエータ駆動方式にした事で同時にナイフエッジ測 定も行えるシステムとなった。
3.2.4
受信機 受信機 受信機 受信機
1.85m電波望遠鏡の受信機の特徴は、以下の2点である。
1 点目は、クライオスタットの冷凍機に小型の 4KGM 冷凍機を用いている事である。これ により、受信機システム全体をコンパクトにする事ができた。また、受信機をAzimuth
図3-4 光学系の概略図。主鏡（放物面）で集光した電波は、副鏡（双曲面）、1枚の平面鏡、
2枚の楕円鏡を経て受信機を搭載したDewarへと導かれる。
旋回ステージ上に設置することができた。これにより、受信機がElevation方向に傾かない ので安定、ケーブルが巻きつかない等のメリットを得る事が出来た。
2点目は、受信機に導波管型のサイドバンドセパレーションミクサ（2SBミクサ）を搭載 した点である（Claude et al. 2000）。2SBミクサとはヘテロダイン受信時に現れるアッパーサ イドバンド（以下USB）、ロウアーサイドバンド（以下LSB）の両信号を分離独立して取り 出す方式のミクサである。ヘテロダイン受信機は、言い換えればLOに対して±fIFとなる周 波数に感度を持つ。すなわち、
IF LO
RF f f
f = ± ・・・（式3－5）
となる。例えば 230GHz帯を例に取ると fLO=225GHz、fIF＝5GHzとした場合fRF＝230GHz、
220GHzとなる事を意味する。この場合必要な情報を含むバンドをシグナルバンド、もう一
方をイメージバンドと呼び、2つのバンドを同時に受信するモードをDSB（double side band）
という。この場合みかけの雑音温度は1/2へと減少する事ができるが、ミリ波帯での分子ス ペクトル観測のようにスペクトル線の数が多い時は、両サイドバンドから複数のラインが 混入して判定が困難になってしまう。
一方で2SB方式では、両信号を独立に取り出すため上記のDSBにおける問題点がない。
準光学による方式も、導波管回路による方式でも原理は同様でここでは導波管型を想定し て記述する。2SBミクサの原理を図3-5に示す。まず入力されたRF信号について、角振動 数と位相についてのみ考えると、
) cos( U U
U =
ω
t+φ
f ・・・（式3－6）