광대역 43GHz 수신기 개발 및 설치

KVN 울산사이트용 광대역 43GHz 수신기 개발 및 설치

2019년 상반기까지 KVN 3사이트에 설치된 43GHz 수신기는 RF 관측주파수대역이 42~44 GHz 대역으로 제한되어 있었지만 2019년도에 KVN 연세사이트, 2020년도에 KVN 울산사이트에 협대역 43GHz 수신기의 RF 관측주파수대역을 35 ~ 50 GHz으로 확장된 광대역 수신기로 교체하였고 2021년에는 KVN 울산사이트에 광대역 Q-band 수신기를 개발하여 교체하였다. 이로써 KVN 세 사이트의 22GHz 수신기와 86GHz 수신기의 광대역화가 2019년, 2020년 마무리되었고 이번 43GHz 수신기도 모두 광대역화가 마무리되어 LNA 기반의 수신기는 모두 광대역화과 마무리되었다.

울산에 설치된 광대역 43GHz수신기

2019년도부터 2021년까지 3년에 걸쳐서 KVN 3사이트에 설치된 광대역 Q-band (또는 43 GHz) 수신기는 기본적으로 아래와 같이 34 GHz, 51 GHz 2개 LO 주파수를 사용하여 35~50 GHz RF 주파수를 8~16 IF 주파수도 변경한다. 이러한 구조의 장점은 LO 주파수를 관측주파수에 따라서 변경하지 않고 고정된 LO 주파수를 사용함으로써 수신기 구조가 상대적으로 간단해지고 안정적으로 동작할 수 있다. 이러한 방식은 광대역 IF 주파수(8~16GHz)를 샘플링할 수 있는 OCTAD를 사용함으로써 가능하다.

KVN 광대역 Q-band 수신기는 Q-band 전대역 (33~50 GHz)에서 동작하는 Dual-Circular Polarizer를 자체개발하여 가능하게 되었다. 비록 Cryogenic LNA (Low Noise Amplifier)는 미국 NRAO에서 개발된 것을 사용하지만 LNA 앞단에 위치하는 모든 수동소자(Feedhorn, 90-deg phase shifter, OMT(Orthomode Transducer))는 Cryogenic Isolator를 제외하고 자체 개발하였다.

시험 관측에서는 현재 설치된 광대역 backend인 OCTAD와 GPU spectrometer를 이용하였으며, 이를 통해 35 ~ 42 (low), 42 ~ 50 (high) GHz 대역에 대하여 여러 천이선을 동시에 관측할 수 있었다.

15개 분자 천이 스펙트럼 (35 ~ 52 GHz)1
15개 분자 천이 스펙트럼 (35 ~ 52 GHz)2
15개 분자 천이 스펙트럼 (35 ~ 52 GHz)