熊本 篤志

将来の太陽系探査ミッションに適用可能な高効率・高S/Nのレーダーサウンダーシステムを確立するために、(1) E級増幅方式導入による電力変換効率の向上・高頻度パルス送信の実現、(2) 送信電力を観測対象に指向できる軽量宇宙展開八木アンテナの開発を進めている．2007年度の研究開発では回路シミュレータ・小規模な基板試作による高効率パワーアンプ回路の基礎検討を実施した。またインフレータブル八木アンテナ縮小モデルの製作を行い、技術的課題を明らかにした。2008年度の研究開発では、パワーアンプ部のBBM製作及び送信波形・送信電力・消費電力の計測を複数回繰り返して実施し、安定動作の確立、送信性能・電力変換効率の向上を図る。またC-FRPステム方式による宇宙展開八木アンテナの特性評価モデルを製作し、アンテナゲインの評価を行う。

現在、「日欧国際木星探査ミッション」の検討が、2020年代の実現を目指して本格化しつつある。本計画では、コスト面の制約から課せられる重量・電力制限や放射線耐性等の条件が極めて厳しい。DC～50MHz帯全域にわたる電場・プラズマ波動・電波初の「木星編隊観測」実現には、これまで日本が先頭をきって進めてきた「小型・軽量・高性能」の更なる革新を要する。この目標に向け、従来の衛星搭載用で用いられてきた「スーパーヘテロダイン方式」アナログ受信機の機器構成を抜本的に見直し、「ダイレクトコンバージョン方式」デジタル受信機を新たに試作し、その評価を行なった。開発は以下のステップで進められた。2004年度の開発では移動体通信用のデジタルダウンコンバータ素子(Intersil製・ISL5416)を用いて広帯域受信部の中核となるデジタル周波数変換部の基礎検討を実施した。2005年度の開発では小型軽量化、高速周波数掃引、高放射線耐性を両立しうる手段として、FPGA(Xilinx製・XC2S600E)によってデジタル周波数変換処理を行う方式を新たに採用し、評価用受信機を製作した。既存のデジタルダウンコンバータのＩＰコアを活用し、２秒間に0-50MHzの帯域を500ステップで周波数掃引しながら広帯域観測を行うファームウェアを開発した。2006年度の開発ではFPGA(Xilinx製・XC3S400)を用いた評価用受信機の製作及びファームウェアの開発を実施した。通信信号処理用であるデジタルダウンコンバータの既存ＩＰコアは、広帯域を高速掃引する用途を想定していない。このため、内部のデジタルフィルターで生じる信号の遅延を考慮して動的に周波数制御を行うことが難しかった。そこでデジタルフィルターでの信号遅延に応じ、最短時間を選択して周波数設定を変更していくような「高速周波数掃引特化型のデジタルダウンコンバータ」のファームウェアを新たに開発し、このファームウェアによって60msの間に0-5MHzの帯域を256ステップで観測する広帯域受信が実現可能であることを確認した。これらの開発研究の成果は、国内外の学会・シンポジウムで報告を行ってきた。また「地球放射線帯観測小型衛星ERG」や「将来外惑星探査ミッション」の提案・検討において、本研究の成果はその重要な柱のひとつとして生かされている。