衛星観測と計算機実験による地球磁気圏におけるイオン-波動-電子結合系の物理-磁気圏物理学の新展開-

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12304026
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松本 紘 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (00026139)
• 研究分担者: 小嶋 浩嗣 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10215254) ; 大村 善治 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (50177002) ; 橋本 弘藏 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (80026369) ; 笠羽 康正 京都大学, 宙空科学研究所, 助手 (10295529) ; 臼井 英之 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10243081)
• キーワード: 計算機実験 / 宇宙プラズマ / 科学衛星観測 / プラズマ波動 / 波動-粒子相互作用 / 非線形現象 / 複数衛星観測 / プラズマ波動観測機

研究概要

平成12年度は、次世代のプラズマ波動受信機のモデルとして、デジタル型のプラズマ波動受信機の製作を行った。このデジタル型のプラズマ波動受信機は、オンボードでデータフローの制御や外部からの割り込み要求に柔軟に対応することのできるメインCPUとFFTやデータ圧縮といったデジタル信号処理を専門に行うDSP、および、ワンチップで周波数をダウンコバートできるデジタルダウンコンバータチップからなっている。これらのデジタル制御部と従来からの低雑音アナログ制御部を融合させ、ひとつの受信機として機能させデータを取得したほか、オンボードソフトによるリアルタイムデータ圧縮、デジタルダウンコンバータチップを用いた高速デジタル型周波数掃引受信機を実際に実現させ、それぞれの性能評価を行うことができた。このような受信機は、将来の磁気圏ミッションにおいて、高度で軽量で自律性の高い受信機へとつながっていくもので、このような受信機を実際に製作して機能させたことは、非常に有意義なことであった。実際に製作した受信機で観測されたデータは、時間分解能、周波数分解能、ノイズレベル、波形の圧縮レベルなど、当初の設計通りの性能となっていることも確認した。特にデジタルダウンコンバータを用いた高速デジタル型周波数掃引受信機では、従来、アナログ回路を用いた大規模な回路構成で行っても、高速で高時間分解能のスペクトルを精度よく得ることのできなかったものが、軽量な小規模な回路構成で実現できることを実証した。

研究成果

• [文献書誌] Kojima,H.,M.Ashour-Abdalla,W.R.Paterson, 他: "Generation of the narrowband electrostatic noise in the geomagnetic tail : Geotail observations"J.Geophys.Res.. (In press). (2001)
• [文献書誌] Miyake,T.,Y.Omura,H.Matsumoto,and H.Kojima: "Electrostatic particle simulations of solitary waves in the auroral region"J.Geophys.Res.. 105. 23239-23249 (2000)
• [文献書誌] Lakhina,G.S.,B.T.Tsurutani,H.Kojima,and H.Matsumoto: ""Broadband" plasma waves in the boundary layers"J.Geophys.Res.. 105. 27791-27831 (2000)
• [文献書誌] Omura,Y.,H.Kojima,T.Umeda,and H.Matsumoto: "Observational evidence of dissipative small scale processes : Geotail spacecraft observation and simulation of electrostatic solitary waves"Astrophys.Space Sci.Journal. (In press). (2000)