2017 Fiscal Year Annual Research Report
超小型衛星利用を可能にするアナログ・デジタル混載型ワンチッププラズマ波動観測器
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15H02136
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小嶋 浩嗣 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (10215254)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマ波動 / 波動粒子相互相互作用 / アナログASIC / アナログ・デジタル混載 / 超小型衛星 / 宇宙電磁環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[アナログ・デジタル混載チップ] アナログ部のノイズレベルで支配的になっているスイッチト・キャパシタフィルタの低ノイズ化をはかった。高域側の熱雑音と低域側のフリッカーノイズそれぞれについて、ノイズ解析を行い、その要因となるMOSトランジスタを特定した上で、熱雑音についてはスイッチトキャパシタにおけるキャパシタ部を大きくすることにより、フリッカーノイズについては、特定のMOSトランジスタのゲート面積を増大させることにより低ノイズ化をはかった。この他、電界センサーをモノポールアンテナとして接続し、異なるエレメント間で位相差を測定することによって位相速度を求めることができるインターフェロメトリモードを実現できるモノポール型のアナログチップについても開発に成功した。一方、接続するデジタル部では、波形圧縮を行う上で必要となるデジタルフィルタの設計・試作を行い正しい性能が得られていることを確認した。
[新型スペクトル受信器] 波形捕捉型観測器のフィルターやアンプゲインをサンプリング周波数と同期させて切り替えることにより、FFTと組み合わせて実現するスペクトル受信器では、そのアナログ部とその機能を制御するデジタル回路の一部を混載させたチップの開発に成功した。そして、そのアナログ出力のデジタル化および全体制御、FFT計算を外部コンピュータで行うことにより、そのチップが所望の動作をし、新型スペクトル受信器の機能として十分なことを示した。これによりアナログとデジタル部をチップ化して組合わせる新型スペクトル受信器の実現性を確認した。
[小型磁場センサー]プリアンプチップを内蔵させた小型磁場センサーの開発を引き続き行い、その高性能化を行うとともに、チップの耐放射線試験を行い、宇宙空間で使用するための耐放射線が十分であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画していたスイッチトキャパシタフィルターの低ノイズ化を実現でき、アナログ・デジタル混載チップに対するアナログ部の性能が固まった。一方、デジタル部をASICに実現するための開発手順について確立できたため、デジタル部を含んだチップの開発が加速できることになった。そして、新型スペクトル受信器でも、初めてアナログ・デジタル混載チップの動作確認も外部コンピュータとの連携で確認できたため、翌年度におけるFPGAとの組合わせによる統合システムの実現に目処がついた。
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| Strategy for Future Research Activity |
すでに開発済みのA/Dコンバーターを新型スペクトル受信器のアナログ部と同一チップ内に実現させることで、アナログ部、制御部、A/Dコンバーターを一つのチップに設計して実現することを目指す。そして、その性能が従来型の受信器に比して、どの程度の性能を示すかを確認する。ここで、本研究課題の最大の目的である、プラズマ波動観測器におけるアナログ・デジタル混載チップの開発に目処をつけることになる。
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