川﨑 繁男

将来のさらなる宇宙開発および宇宙旅行の実現のため,高頻度再使用型の宇宙機実現は必須の要求事項である.機体内のワイヤハーネスを無線化することで機体の軽量化およびメンテナンス性の向上に貢献可能である.電源を無線化するため,マイクロ波電力伝送の採用が考えられるが,無線通信と同じマイクロ波帯を用いるためその干渉が懸念される.本稿では,従来のワイヤレスセンサネットワークシステムに対し,マイクロ波電力伝送システムにより電力供給を無線化する宇宙機内ワイヤレスヘルスモニタリングシステムの実現性について,再使用ロケット実験機RVTを用いた評価を行った結果について報告する.

ワイヤレスセンサネットワークシステムは様々なアプリケーションで実用化されてきているが,電源の容量は有限である.電池寿命を考慮する必要のないシステムにするためには有線で電力を供給するか,電池交換などのメンテナンスが必要である.電源を無線化するため,マイクロ波電力伝送の採用が考えられるが,無線通信と同じマイクロ波帯を用いるためその干渉が懸念される.本稿では,従来のワイヤレスセンサネットワークシステムに無線電力伝送機能を付加した新しいシステムおよびその実現方法を提案し,評価した結果について報告する.

レトロディレクティブアレーは比較的に複雑なDSPアルゴリズムによる入射角の知識がなくても質問器の場所に信号を送り返す機能を持っている.本稿では,ミキサ型のレトロディレクティブHIC(Hybrid Integrated Circuit)の更なる性能向上のため既存の変換損失が存在したミキサに変換利得を得ることを目標とし,できるだけアンプの負担を減らす手法を提案する.また,レトロディレクティブHICのコンパクトなデザインを目指したダイプレクサや平面Cross-over構造について紹介する.や本研究では衛星の通信を目的に,アップリンクとして7.1GHzを,ダウンリンクとして8.4GHzを想定している.以下,試作の詳細について報告する.

有線のセンサシステムではワイヤハーネスで接続された多数のセンサが設置されており、これらをワイヤレス化することにより設置作業の簡易化および機体の軽量化が可能となる,さらに無線通信と無線電力伝送を両立させるシステムを実現することで、外部からの供給電源が不要となり、さらなる軽量化、長時間の継続動作が可能となる.本研究では、920MHzと2.4GHz無線モジュールによるデータ通信と5.8GHzの無線電力伝送(WPT)の動作をタイムシェアリングして、無線通信と無線電力伝送を共存させる通信システムの試作と評価をおこなっている.本システムの宇宙システムへの応用として、再使用ロケット実験機(RVT)内でのワイヤレスセンサの実用化も目指している.

我々は将来的にメガピクセルかつE/ΔE〜1000での撮像分光観測を目的としたX線マイクロカロリメータ(DMC)の開発を進めている。これは誘電体温度計をキャパシタとして用いたLC共振器を素子とし共振周波数(fr)の変化からX線エネルギーを分光する。素子毎にfrを変えることで、1本の配線で原理的に数1000素子の信号多重化が可能である。これまでの先行研究によって極低温でSrTiO_3の比誘電率に温度依存性が確認された。そしてSrTiO_3を用いたQ>1000の共振器の開発に成功した。現在は原理実証のためSrTiO_3を用いたシングルピクセルでのX線検出を目指している。ここではこれまでの研内内容と将来計画を発表する。