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One-chip plasma wave receivers for micro-satellites based on analog-digital mixed chips

Research Project

Project/Area Number 15H02136
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Space and upper atmospheric physics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Kojima Hirotsugu  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (10215254)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 八木谷 聡  金沢大学, 電子情報学系, 教授 (30251937)
齋藤 義文  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (30260011)
笠原 禎也  金沢大学, 総合メディア基盤センター, 教授 (50243051)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥42,250,000 (Direct Cost: ¥32,500,000、Indirect Cost: ¥9,750,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2016: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2015: ¥21,710,000 (Direct Cost: ¥16,700,000、Indirect Cost: ¥5,010,000)
Keywordsプラズマ波動 / ASIC / アナログ・デジタル混載 / 宇宙プラズマ / 宇宙電磁環境 / 超小型衛星 / 多点同時観測 / 無衝突プラズマ / プラズマ波動観測器 / FPGA / FFT / ワンチップ / 波動-粒子相互作用 / スペースプラズマ / 波動粒子相互相互作用 / アナログASIC / 宇宙科学 / アナログデジタル混載チップ / 小型プラズマ波動観測器 / 波動粒子相互作用 / アナログ・デジタル混載チップ / 小型サーチコイル / デジタルフィルタ / 小型磁場センサー / 小型観測器
Outline of Final Research Achievements

Interplanetary space is filled with space plasmas. Plasma waves well-reflect variations of space electromagnetic environments. Understanding space electromagnetic environments is crucial in the view point of expanding human activities in space. Plasma waves are observed by plasma wave receivers on board scientific satellites. Their requirements about resources such as mass and size do not meet microsatellites that have rapidly been progressing these days. To use microsatellites for observing plasma waves, plasma wave receivers should be miniaturized. In the present study, we succeeded in miniaturizing plasma wave receivers using the application specific integrated circuits or ASIC technology. The size of the chip developed in this study is 5mm times 5mm. This miniaturization will enable us to observe space electromagnetic environments using microsatellites in the not too distant future.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で実現可能性を示した、ワンチップですべてのプラズマ波動観測器の機能を実現できるデバイスは、超小型衛星という非常に重量やサイズの要請が厳しいシステムに対して搭載できる可能性が一挙に広がる。超小型衛星に搭載できることで、宇宙空間に複数衛星を同時に打ち上げ、広い空間の同時多点観測が実現する。これまでの衛星観測は、一機によるものが多く、一点観測であったが、超小型衛星の利用が広がることで、宇宙空間の環境変化を複数点で同時モニターができるようになる。このように場所依存性を認識しながら宇宙環境変化を把握できることは、人間が宇宙空間を利用する上で有用な知見をもたらせてくれる。

Report

(5 results)
  • 2019 Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (44 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (38 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Improvement of Radiation and Temperature Tolerance on ASIC Waveform Receiver for Probing Space Plasma Waves2020

    • Author(s)
      Tokunaga, Y., M. Ozaki, S. Yagitani, D. Yonetoku, T. Zushi, and H. Kojima
    • Journal Title

      Radio Science Bulletin

      Volume: -

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 宇宙環境に対する放射線耐性改善を図ったASICプリアンプ内蔵型サーチコイル磁力計の開発2020

    • Author(s)
      徳永祐也, 尾崎光紀, 八木谷聡, 糀宏樹, 小嶋浩嗣, 米徳大輔
    • Journal Title

      子情報通信学会論文誌B

      Volume: J1-2-B Pages: 685-695

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  • [Journal Article] Development of a miniaturized spectrum-type plasma wave receiver comprising an application-specific integrated circuit analog front end and a field-programmable gate array2019

    • Author(s)
      Zushi Takahiro、Kojima Hirotsugu、Kasahara Yoshiya、Hamano Takuya
    • Journal Title

      Measurement Science and Technology

      Volume: 30 Issue: 5 Pages: 055901-055901

    • DOI

      10.1088/1361-6501/ab0821

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  • [Journal Article] One-chip analog circuits for a new type of plasma wave receiver on board space missions2017

    • Author(s)
      Zushi, T., H. Kojima, and H. Yamakawa
    • Journal Title

      Geosci. Instrum. Method. Data Syst.

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 159-167

    • DOI

      10.5194/gi-6-159-2017

    • NAID

      120006223661

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  • [Journal Article] Development of an ASIC preamplifier for electromagnetic sensor probes for monitoring space electromagnetic environments2016

    • Author(s)
      Mitsunori Ozaki, Satoshi Yagitani, Hirotsugu Kojima, Ken Takahashi, Hiroki Koji, Takahiro Zushi, Yuya Tokunaga
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 68 Issue: 1 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1186/s40623-016-0470-9

    • NAID

      120005818240

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    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Small sensor probe for measuring plasma waves in space2015

    • Author(s)
      Zushi, T., H. Kojima, K. Onishi, M. Ozaki, S. Yagitani, S. Shimizu, and H. Yamakawa
    • Journal Title

      Earth Planets Space

      Volume: 67 Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1186/s40623-015-0298-8

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  • [Presentation] 科学衛星による宇宙電磁環境探査2020

    • Author(s)
      小嶋浩嗣
    • Organizer
      宇宙・航行エレクトロニクス/衛星通信研究
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  • [Presentation] History and foresight of plasma wave observation systems in Japanese space missions2019

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      Kojima, H.
    • Organizer
      URSI-Japan Radio Science Meeting
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  • [Presentation] 粒子センサ用高速粒子検出回路の集積化に関する研究2019

    • Author(s)
      菊川素如, 小嶋浩嗣, 斎藤義文, 浅村和史
    • Organizer
      地球電磁気地球惑星圏学会
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      野村麗子, 浅村和史, 松岡彩子, 池田博一, 小嶋浩嗣, 寺本万里子
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      地球電磁気地球惑星圏学会
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  • [Presentation] SS-520-3 Sounding Rocket Experiment Targeting the Ion Outflow in the Polar Cusp / Aurora2019

    • Author(s)
      Saito, Y., Y. Ogawa, and H. Kojima
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      Japan Geoscience Union Meeting 2019
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  • [Presentation] Development of the chip implemented as high-speed current detection circuits for particle sensors2019

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      Kikukawa, M., T. Zushi, H. Kojima, and Y. Saito
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Basic study on miniaturization of electric field instrument for plasma wave observations by ASIC technology2019

    • Author(s)
      Tokunaga, Y., M. Ozaki, K. Ishisaka, H. Kojima, S. Yagitani, and T. Zushi
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
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  • [Presentation] Electron cyclotron harmonic waves observed by the Arase satellite: identification of their wavelengths and phase speeds2019

    • Author(s)
      Shinjo, A., H. Kojima+
    • Organizer
      Fall meeting, American Geophysical Union
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of the calibrated waveforms observed by the plasma wave experiment on board the Arase satellite2019

    • Author(s)
      Miki, J., H. Kojima+
    • Organizer
      Fall meeting, American Geophysical Union
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アナログ・デジタル混載 ASIC によるワンチッププラズマ波動スペクトル受信器の 開発2018

    • Author(s)
      頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 笠原禎也, 濱野拓也, 尾崎光紀, 八木谷聡, 徳永祐也, 鎌田俊介
    • Organizer
      地球電磁気地球惑星圏学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アナログ・デジタル混載 ASIC による小型プラズマ波動受信器の開発2018

    • Author(s)
      鎌田俊介, 頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 笠原禎也, 高橋翼, 濱野拓也, 尾崎光紀, 徳永祐也, 八木谷聡
    • Organizer
      地球電磁気地球惑星圏学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvement of space environment tolerance in a plasma waveform receiver by using ASIC technology2018

    • Author(s)
      徳永祐也, 尾崎光紀, 八木谷聡, 頭師孝拓, 小嶋浩嗣
    • Organizer
      地球電磁気地球惑星圏学会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アナログデジタル混載ASICを用いた新型ワンチップスペクトル受信器の 開発2018

    • Author(s)
      頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 笠原禎也, 濱野拓也, 高橋翼, 尾崎光紀, 八木谷聡, 徳永祐也, 鎌田俊介, 山川宏
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アナログ・デジタル混載チップによる小型プラズマ波動波形捕捉受信器2018

    • Author(s)
      鎌田俊介, 小嶋浩嗣, 頭師孝拓, 笠原禎也, 高橋翼, 濱野拓也, 八木谷聡, 尾崎光紀, 徳永祐也, 山川宏
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
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  • [Presentation] Miniaturized plasma wave receiver system targeting the use of in micro- and nano-satellites2017

    • Author(s)
      Kojima. H., M. Ozaki, Y. Kasahara, S. Yagitani, T. Zushi, Y. Tokunaga, and T. Takahashi
    • Organizer
      3rd COSPAR symposium: Small satellites for space research
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] One-chip plasma wave observation system2017

    • Author(s)
      Zushi, T., H. Kojima, Y. Kasahara, T. Takahashi, M. Ozaki, S. Yagitani, Y. Tokunaga
    • Organizer
      Japan Geoscience Union (JPGU) - American Geophysical Union (AGU) Joint Meeting 2017
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      2017 Annual Research Report
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  • [Presentation] アナログ・デジタル混載チップによる小型プラズマ波動波形捕捉受信器2017

    • Author(s)
      鎌田 俊介, 頭師 孝拓, 小嶋 浩嗣, 笠原 禎也, 高橋 翼, 濱野 拓也, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 徳永 祐也
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] SS-520-3/LFAS 搭載用デジタル処理部の FPGAモジュールの開発と評価2017

    • Author(s)
      高橋 翼, 小川 勇太, 笠原 禎也, 小嶋 浩嗣, 頭師 孝拓, 太田 守, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 石坂 圭吾
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] アナログ・デジタル混載ASICによるワンチップ新型プラズマ波動スペクトル受信器の開発2017

    • Author(s)
      頭師 孝拓, 小嶋 浩嗣, 笠原 禎也, 濱野 拓也, 高橋 翼, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 徳永 祐也, 鎌田 俊介, 山川 宏
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Plasma wave instrument onboard satellites: design and miniaturization towards future small satellite missions2016

    • Author(s)
      Kojima, H.
    • Organizer
      18th International Congress on Plasma Physics
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 太陽風粒子の熱構造発展の解明に向けた超小型磁場観測器の開発2016

    • Author(s)
      野村 麗子, 松岡 彩子, 池田 博一, 小嶋 浩嗣
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ASICプリアンプ内蔵型サーチコイルの基礎検討2016

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      徳永 祐也, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 小嶋 浩嗣
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  • [Presentation] SS520-3ロケット実験波動観測器(LFAS)搭載ディジタル信号処理モジュール2016

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      笠原 禎也, 高橋 翼, 太田 守, 小嶋 浩嗣, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 石坂 圭吾
    • Organizer
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  • [Presentation] 新型プラズマ波動スペクトル受信機の設計開発2016

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      頭師 孝拓, 小嶋 浩嗣, 大西 啓介, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 山川 宏
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 波動粒子相互作用直接観測システムにおける粒子検出回路の小型化2016

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      大西 啓介, 小嶋 浩嗣, 池田 博一, 齋藤 義文, 頭師 孝拓, 山川 宏
    • Organizer
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] アナログ・ディジタル混載ワンチップ小型プラズマ波動受信器2016

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      頭師 孝拓, 小嶋 浩嗣, 笠原 禎也, 高橋 翼, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 徳永 祐也
    • Organizer
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 将来惑星探査に向けた超小型軽量磁場観測器の開発研究2016

    • Author(s)
      野村 麗子, 松岡 彩子, 池田 博一, 小嶋 浩嗣
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] SS-520-3/LFAS 搭載用デジタル処理部の FPGA モジュールの設計2016

    • Author(s)
      高橋 翼, 笠原 禎也, 小嶋 浩嗣, 頭師 孝拓, 太田 守, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 石坂 圭吾, 後藤 由貴
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] SS-520-3 号機北欧ロケット実験に向けた波形捕捉受信機(WFC)の開発2016

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      徳永 祐也, 頭師 孝拓, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 小嶋 浩嗣, 山田 航平
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a Chip for the Interface Between Plasma Wave Instruments and Plasma Particle Instruments2015

    • Author(s)
      Onishi, K., T. Zushi, H. Kojima, and Y. Saito
    • Organizer
      Asia Oceania Geosciences Society2015
    • Place of Presentation
      Singapore
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  • [Presentation] Development of the Small Sensor Prove for Multiple-Point Observation of Plasma Wave2015

    • Author(s)
      Zushi, T., H. Kojima, K. Onishi, M. Ozaki, S. Yagitani, and S. Shimizu
    • Organizer
      Asia Oceania Geosciences Society2015
    • Place of Presentation
      Singapore
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      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プラズマ波動観測用チョッパーASICプリアンプによるフリッカ雑音の低減2015

    • Author(s)
      糀宏樹, 尾崎光紀, 八木谷聡, 小嶋浩嗣, 頭師孝拓
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • Place of Presentation
      東京
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  • [Presentation] Miniaturization of a plasma wave receiver system towards future space missions based on micro-/nano-satellites2015

    • Author(s)
      小嶋 浩嗣, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 笠原 禎也
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • Place of Presentation
      千葉県
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  • [Presentation] ASICを用いた小型プラズマ波動波形受信機のダイナミックレンジの改善2015

    • Author(s)
      糀宏樹, 尾崎光紀, 八木谷聡, 小嶋浩嗣, 頭師孝拓, 吉田朗
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      千葉県
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  • [Presentation] プラズマ波動観測装置-プラズマ粒子観測装置間インターフェース用チップの開発2015

    • Author(s)
      大西啓介, 頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 斎藤義文
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      千葉県
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  • [Presentation] 小型衛星観測に向けたASIC技術によるサーチコイル磁力計の開発状況2015

    • Author(s)
      尾崎光紀, 八木谷聡, 小嶋浩嗣, 糀宏樹, 頭師孝拓
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      千葉県
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  • [Presentation] プラズマ波動の多点同時計測を実現する小型プローブ2015

    • Author(s)
      頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 大西啓介, 尾崎光紀, 八木谷聡, 清水聡
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      千葉県
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  • [Presentation] 将来衛星計画に向けたプラズマ波動観測装置の超小型化とその展望2015

    • Author(s)
      小嶋浩嗣, 尾崎光紀, 八木谷聡, 頭師孝拓, 大西啓介, 笠原禎也, 齋藤義文
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      千葉県
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2022-11-04  

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