ギガビット観測システムによる長基線測地 VLBI

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1 ギガビット観測システムによる長基線測地 VLBI
竹内央、中島潤一、木村守孝、近藤哲朗、小山泰弘、市川隆一、関戸衛、 川合栄治、 大崎裕生、久保木裕充（通信総合研究所 鹿島）、徂徠和夫、住田桜子（北海道大学) １．はじめに 　通信総合研究所では、測地VLBI観測における受信帯域を広帯域化して観測精度を向上させるために、ギガビット観測システムの開発を行っている。観測帯域の増加により観測精度が向上すると、従来に比べ小口径のアンテナでも測地実験に参加する事が可能になる。また、多チャンネルサンプリングで必要なビデオコンバータや位相補正信号が不要となり、従来に比べ大幅にシステムが簡略化されるため、システムを安定的に運用する上でも大きな利点となる。 今回、K4 システムに比べ4倍の記録速度となる 1Gbpsでデータを記録するギガビット観測システムの性能を評価するために、ギガビット観測システムによる長基線測地VLBI実験を行った。 ２．実験概要 　2003年7月16日に国土地理院が行った24時間国内測地VLBI実験（実験コードJADE-0306）の際に、鹿嶋11mアンテナと苫小牧 11m アンテナにギガビット観測システムを設置し、K4システムとの同時観測（実験コードGEX-12）を行った。JADE-0306 の観測スケジュールは、従来のデータレートで達成される感度を基準にして各天体の観測時間が決められているため、ギガビット観測システムにより観測をすると、必要以上に高いSNR が得られてしまう。そこで、各天体の観測時間をギガビット向けに短くし、単位時間あたりの観測天体数を増やしてスケジュールした実験を、 図１：アナログ系模式図 図2：デジタル系模式図 GEX-12 に先だち 7月15 日に行った(実験コード GEX-11)。 実験の系統図を図1及び図2に示す。ギガビット観測システムは、1Gsps でデータをサンプリングする ADS-1000,1GbpsのVSIデータを記録するGBR-2000Dデータレコーダ,相関器 GICO-2,遅延バッファユニット DRA-2000-VSIからなる(図2)。DRA-2000-VSIはデータを1秒間フリーズしFTPにより遠隔地にデータ転送する機能を有しており、今回の観測ではフリンジテストのために使われた。記録される受信データにはダウンコンバータのローカル信号である 500 MHz (図1)が共に記録されているため、2局の位相安定度を測定する目的で、フリンジ回転及び遅延追跡を行わない相関処理も行った。 3．実験結果 表１に GEX-11,GEX-12 の解析結果を示す。今回ギガビット観測システムは X bandのみの観測であり電離層補正は行っていない。GEX-11 は ギガビット用に最適化したスケジュールで行われており、GEX-12 に比べ観測時間は1/4 の6 時間であるが、観測数はほぼ同じ(180 観測)である。GEX-12より短時間であるにも関わらず、同程度の r.m.s. で位置決定が行える事が実証できた。 また、GEX-12 のデータにK4 システムの観測で得られたS band のデータを繰り込み、電離層補正を行った結果、K4システムによる多基線解とエラーバーの範囲内で一致する事が示された。なお、本実験後の2003年9月26日に十勝沖地震が発生した。国土地理院GEONETのデータによると苫小牧局の局位置の10cm程度の変位が予想される。 ４．今後の課題と予定 500MHz の位相モニター結果(木村)によると、位相の温度依存性が顕著に見られた。ギガビット観測においては、従来よりも厳重な温度管理が求められる。また、S band のデータもギガビット観測システムで取得し、ギガビット観測システム単独で測地解を出す実証実験を行いたい。今後、さらなる高精度化のために、2Gsps や 4Gspsを視野に入れた、よりサンプリングレートの高いシステムを開発していく予定である。 図3：実験に用いられた1Gsps のA/D, ADS-1000 図4：solve 解析結果(GEX 11) GEX-11(6時間) GEX-12(24時間) GEX12 + K4 S-band data K4 システム(多基線解) 遅延時間残差(psec) 81 138 89 120 基線長(mm) ±5.0 ±8.8 ±7.3 ±4.4 基線ベクトル(mm) x ±10.1 y: ±8.5 z: ±10.7 x: ±18.9 y: ±16.1 z: ±19.7 x: ±17.3 y: ±15.1 z: ±16.2 x: ±9.3 y: ±7.7 z: ±9.9 表1：ギガビット観測の calc/solve による解析結果