2015 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, 准教授 (10215254)
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| 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, その他部局等, 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)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 小型プラズマ波動観測器 / ASIC / アナログ・デジタル混載チップ / プラズマ波動 / 小型サーチコイル / 波動粒子相互作用 / 超小型衛星 / デジタルフィルタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究項目のうち、「アナログ・デジタル混載プラズマ波動観測チップ」については、その要となるA/Dコンバーターの仕様策定を行い、サイエンス上必要となる性能を考慮した上で仕様を決定し、設計を外部に依頼した上で、設計段階へフィードバックを適宜行い、第一バージョンのA/Dコンバーターの設計を確立させた。また、アナログ部では、アナログ・デジタル混載チップの特徴を活かした新しいスペクトル受信器チップについて開発を行った。この新型のスペクトル観測器では、カットオフ周波数が異なる複数のフィルタとメインアンプのゲイン切替、および、A/Dコンバーターのサンプリング周波数を同期して切り替えることができる。これによって、広帯域であるため高い受信器ゲインでの観測が難しい波形捕捉型受信器をベースとしたスペクトル観測器がもつ欠点を補った性能をもつチップの開発に成功した。これはチップ化することによって初めて実現できるもので、ディスクリート部品では装置が大きくなり不可能であり、チップならではの装置となった。開発したチップを用いて疑似観測を行うなど、その性能の確認を行った。またチップ内に組み込むデジタル部については、FPGA上で実現されている波形圧縮ロジックを、チップへと移植する手法について確立し、チップ内に実現する際の回路規模についての見積もりを行った。
「小型・高性能サーチコイル」については、プリアンプをサーチコイルコア内にインストールすることを前提にしたコアの設計シミュレーションを行った。また、直方体コアを組合わせて内部にプリアンプを想定した間隙をつくることによって、等価的に径の大きなコアにみえることになり、サーチコイル感度が上昇することをシミュレーションおよび、試作品の実測で確認した。
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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
現在まで概ね順調に進んでいる。特に、アナログ・デジタル混載チップには必須であるA/Dコンバーターの第一次設計が完了したことは、非常に重要であり、今後のアナログとデジタルを混載させるプラズマ波動観測器の実現にむけて、大きく進歩したといえる。小型のサーチコイルについても、アナログASICによりチップ化したプリアンプを、コア内に入れるための隙間を作成したところ、結果的にその効果で感度が向上することがわかった。シミュレーションでも試作でもそれは確認されており、これも予想とは少し異なった良い方向への結果となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現状において、計画の変更はない。特に問題点も発生していない。計画において大きな節目であったA/Dコンバーターの第一次設計ができたことで、今後、アナログデジタル混載チップによるプラズマ波動観測器の実現にむけて推進できるようになった。
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Research Products
(10 results)
