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2014 年度 実績報告書

宇宙プラズマにおける高空間分解能の科学を拓く超小型プラズマ波動観測器

研究課題

研究課題/領域番号 23244097
研究機関京都大学

研究代表者

小嶋 浩嗣  京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (10215254)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワードプラズマ波動 / プラズマ波動受信器 / アナログASIC / 波形捕捉型 / スペクトル型 / センサープローブ / 多点同時観測 / チップ化
研究実績の概要

[超小型プラズマ波動受信器]
MOSは一般的に耐放射線が弱いが、本研究で利用している0.25umのプロセスは比較的強いといわれている。またレイアウトでもガードをつけており、その結果としての耐放射線を検証した。その結果、一般的な20kradをはるかに上回る数10kradまでの耐性をもっていることを示した。一方、スペクトル型受信器では、それまで検討をおこなっていたPLL方式にものに加え、更に、波形捕捉型とデジタル技術を組み合わせた形での新しいスペクトル型受信器のチップ化の設計開発を行った。具体的には、波形捕捉型受信器の前段に、帯域を絞るための複数種類のフィルタを設け、このフィルタの切換、アンチエリアシングフィルタのカットオフ周波数の切換、ADコンバーターのサンプリング周波数の切換をデジタル制御で同期して行い、帯域を絞ながらそれに合わせたサンプリング周波数を切り替えて、時間的に変化させることによって、狭帯域の受信器の観測帯域が時間をおって変化するようにし、出力をFFTでスペクトルとする、というものである。ここでは初段の帯域制限フィルタの設計が重要であり、バンドパスフィルタをの中心周波数をずらしていくことのできるものを製作し検証を行うことができた。
[小型センサーノード]
小型センサーノードのプロトタイプの開発に成功した。10cm程の角の内部に、小型プラズマ波動チップ、プリアンプ、電源、小型無線器、CPUを配置したものを試作しその動作確認も行った。具体的には、電磁界6成分をとらえるセンサー出力を、上記で開発したプラズマ波動観測チップに入力し、その結果を小型の無線機を使ってリモートステーションへ伝送する。伝送スピードは地上で256kbps以上が実現でき、宇宙空間のフリースペースであれば、十分な伝送が可能であることを示した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Thrust evaluation of small-scale magnetic sail spacecraft by three-dimensional particle-in-cell simulation2014

    • 著者名/発表者名
      Ashida, Y., H. Yamakawa, I. Funaki, H. Usui, Y. Kajimura, and H. Kojima
    • 雑誌名

      J. Propulsion and Power

      巻: 30 ページ: 1186-1196

    • DOI

      10.2514/1.B35026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of waveform data processing in wave-particle interaction analyzer2014

    • 著者名/発表者名
      Hikishima, M., Y. Katoh, and H. Kojima
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 66 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1186/1880-5981-66-63

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A Future Formation Flight Mission Using Multiple Compact Satellites for the Terrestrial Ionospheric/Thermospheric Observations2014

    • 著者名/発表者名
      Hirahara、M., Y. Saito, M. Shimoyama, Y. Otsuka, Keigo Ishisaka, K. Asamura, T. Sakanoi, H. Kojima
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2014-11-03
  • [学会発表] 耐放射線特性に優れたプラズマ波動観測用ASIC プリアンプ2014

    • 著者名/発表者名
      糀宏樹, 尾崎光紀, 八木谷聡, 頭師孝拓, 小嶋浩嗣
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2014-11-02
  • [学会発表] Evaluation of waveform data processing in Wave-Particle Interaction Analyzer2014

    • 著者名/発表者名
      Hikishima, M., Y. Katoh, H. Kojima
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2014-11-02
  • [学会発表] 小型電磁界センサープローブの地上実証実験に向けた設計開発2014

    • 著者名/発表者名
      大西啓介, 頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 八木谷聡, 尾崎光紀, 山川宏
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2014-11-02
  • [学会発表] 実験室プラズマにおける波動・粒子相互作用の直接観測実験2014

    • 著者名/発表者名
      小木曽舜, 加藤雄人, 下山学, 平原聖文, 文贊鎬, 金子俊郎, 小嶋浩嗣
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2014-11-02
  • [学会発表] 衛星搭載波形観測機用デジタル信号処理FPGA モジュールの評価用ボードの開発2014

    • 著者名/発表者名
      松井大樹, 笠原禎也, 小嶋浩嗣, 後藤由貴
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2014-11-02
  • [学会発表] 新型ワンチップ・プラズマ波動スペクトラム観測装置の設計開発2014

    • 著者名/発表者名
      頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 山川宏
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      2014-10-31
  • [学会発表] Development of the small sensor probe for multiple-point observation of plasma waves in space2014

    • 著者名/発表者名
      Zushi, T., K. Hangyo, K. Onishi, H. Kojima, and H. Yamakawa
    • 学会等名
      AOGS2014
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-31
  • [学会発表] 10-year Plan for Japan - Norway Sounding Rocket Experiment Program2014

    • 著者名/発表者名
      Saito, Y., T. Abe, Y. Ogawa, H. Kojima, and J. Moen
    • 学会等名
      AOGS2014
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-30
  • [学会発表] Future Japanese exploration mission in the polar ionosphere/magnetosphere by changeable formation flights of multipl microsatellites2014

    • 著者名/発表者名
      Hirahara, M., Y. Saito, K. Asamura, H. Kojima, and T. Sakanoi
    • 学会等名
      AOGS2014
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2014-07-28
  • [学会発表] ロケット実験用プラズマ波動計測小型プローブシステムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      大西啓介, 頭師孝拓, 小嶋浩嗣, 山川宏
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      横浜パシフィコ
    • 年月日
      2014-04-28
  • [学会発表] ASIC を用いた小型プラズマ波動受信器の開発2014

    • 著者名/発表者名
      頭師孝拓, 萩行憲輔, 大西啓介, 小嶋浩嗣, 山川宏
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      横浜パシフィコ
    • 年月日
      2014-04-28

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公開日: 2016-06-01  

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