(57)【要約】 【課題】衛星搭載用のアンテナ装置において、受信回路に対する断熱容器及び冷却手段を必要とせず、受信系統の高感度化を実現することができるアンテナ装置を提供する。  【解決手段】受信フィルタ４は、アンテナで受信された信号から所定の周波数帯域成分を抽出して受信信号を得る。ＬＮＡ６は、受信フィルタ４から出力される受信信号の低雑音増幅を行う。また、受信フィルタ４は、宇宙空間における極低温空間によって超伝導状態となる超伝導素材で構成され、宇宙空間で極低温空間に配置される。【選択図】図１
2014017654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間で運用される衛星搭載用のアンテナ装置において、
送受信共用のアンテナと、
前記アンテナで受信された信号から所定の周波数帯域成分を抽出して受信信号を得る受信フィルタと、
前記受信フィルタから出力される受信信号を低雑音増幅する増幅器とを具備し、
前記受信フィルタ及び受信フィルタと前記増幅器を接続する伝送線路は、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態となる超伝導素材で構成され、宇宙空間で極低温空間に配置されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記増幅器の入力側に設けられ、前記受信フィルタより出力される受信信号を入力し、入力された受信信号の信号レベルを制限して、前記増幅器への過入力保護を行うリミッタと、
前記受信フィルタ及び増幅器からなる受信系統に設けられ、前記受信フィルタ及び増幅器で生じる熱を排出する排熱機構と
を備えることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
外部装置から送信信号を入力し、入力した送信信号を所望の利得で電力増幅する送信アンプと、
前記送信アンプにより電力増幅した送信信号を入力し、入力した送信信号から所望の送信周波数帯域成分を抽出する送信フィルタとを具備し、
さらに、前記送信フィルタは、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態となる超伝導素材で構成され、宇宙空間で極低温空間に配置されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、衛星搭載用のレーダや通信システム等に用いられるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダや通信システム等の信号受信機能を有したシステムにおける性能向上策として、システム雑音温度の低減による受信系の高感度化がある。システム雑音温度は、一般にアンテナからＬＮＡ（Low Noise Amplifier：低雑音増幅器）までの伝送損失とＬＮＡにて生じる内部雑音が支配的となるため、アンテナからＬＮＡまでの伝送線路や受信フィルタ等の受信回路、さらにはＬＮＡを真空容器等の断熱用保温容器内に収容し、これらを超伝導状態となるまで冷却するための冷却手段を備えることにより、アンテナからＬＮＡまでの給電損失をゼロに近づけ、ＬＮＡの内部雑音を低減し受信系の高感度化を図るアンテナ装置が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３６２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、アンテナからＬＮＡまでの給電損失をゼロに近づけ、ＬＮＡの内部雑音を低減し受信系の高感度化を図るアンテナ装置では、受信フィルタ等の受信回路を超伝導状態にするために、必ず断熱容器及び冷却装置や冷凍機等の冷却手段が必要であった。これは、運用される周囲温度の高い地上や航空機搭載のアンテナ装置に限らず、宇宙空間で運用される衛星搭載用のアンテナ装置においても、同様に断熱容器及び冷却手段を備える場合は、質量の増加や器材の大型化、さらにはコストの上昇といった課題があり、真空かつ極低温状態の宇宙空間で使用する衛星搭載用器材ではこれらの課題の改善が望まれていた。
【０００５】
そこで、本実施形態は、上記の課題を鑑みてなされたもので、衛星搭載用のアンテナ装置において、受信回路に対する断熱容器及び冷却手段を必要とせず、受信系統の高感度化を実現することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によれば、アンテナ装置は、宇宙空間で運用される衛星搭載用のアンテナ装置において、送受信共用のアンテナ、受信フィルタ及び増幅器を具備する。受信フィルタは、前記アンテナで受信された信号から所定の周波数帯域成分を抽出して受信信号を得る。増幅器は、前記受信フィルタから出力される受信信号を低雑音増幅する。また、前記受信フィルタ及び受信フィルタと前記増幅器を接続する伝送線路は、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態となる超伝導素材で構成され、宇宙空間で極低温空間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係るアンテナ装置の変形例１の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係るアンテナ装置の変形例２の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。
【００１０】
このアンテナ装置は、アンテナに対して、送信アンプ１、送信フィルタ２からなる送信系統と、送受信切換器３、受信フィルタ４、リミッタ５、ＬＮＡ（低雑音増幅器）６からなる受信系統と、受信用排熱機構７とを備える。
【００１１】
なお、本実施形態のアンテナ装置に用いるアンテナは、パラボラアンテナ等の反射鏡アンテナや線状アンテナ及び平面アンテナ等を用いたアレイアンテナ等、いずれのアンテナも適用可能である。
【００１２】
送信アンプ１は、外部装置から送信信号を入力し、この送信信号を所望の利得で電力増幅する。
【００１３】
送信フィルタ２は、送信アンプ１により電力増幅した送信信号を入力し、この送信信号からハーモニクス等の不要波を抑圧して所望の送信周波数帯域成分を抽出する。
【００１４】
送受信切換器３は、送信系統と受信系統の切り換えを行うものであり、例えば、サーキュレータや同軸スイッチ等を用いる。また、送受信切換器３は、送信周波数と受信周波数が異なる場合、ダイプレクサでも良い。
【００１５】
受信フィルタ４は、送受信切換器３を介してアンテナから供給される受信信号を入力し、この受信信号から所定の周波数帯域成分を抽出する。この受信フィルタ４は、超伝導素材で構成される。
【００１６】
リミッタ５は、受信フィルタ４より出力される所望の受信信号を入力し、この受信信号の信号レベルを制限し、ＬＮＡ６への過入力保護を行う。
【００１７】
ＬＮＡ６は、受信フィルタ４から出力される受信信号を入力し、この受信信号を低雑音増幅する。
【００１８】
受信用排熱機構７は、受信フィルタ４、リミッタ５及びＬＮＡ６で生じる熱を排出する。
【００１９】
上記構成において、送信時、上位装置から入力される送信信号を送信アンプ１で電力増幅し、送信フィルタ２にてハーモニクス等の不要波成分を抑圧し、送受信切換器３を介してアンテナから空間へ送信信号を放射する。
【００２０】
また受信時、アンテナにて受信された信号は、送受信切換器３を介して受信フィルタ４に入力し、受信フィルタ４にて不要波成分を抑圧し、リミッタ５で振幅制限し、ＬＮＡ６にて低雑音増幅された後、受信信号として出力される。
【００２１】
図１に示す受信フィルタ４、リミッタ５及びＬＮＡ６を接続する伝送線路及び受信フィルタ４は、超伝導素材で構成されており、これらを極低温状態とすることにより、伝送損失をゼロに近づけることができる。また、ＬＮＡ６も極低温に冷却することにより、ＬＮＡ６の内部雑音を低減することができる。
【００２２】
ここで、本実施形態のアンテナ装置は、極低温状態の宇宙空間で運用されることから、断熱容器を使用せずに受信フィルタ４、リミッタ５及びＬＮＡ６を配置し、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態として動作させる。これにより、断熱容器及び冷凍機を用いる必要がなくなる。
【００２３】
さらに、これら超伝導状態となる受信系統は、運用環境において太陽光が照射しない場所に配置することで、極低温を維持して超伝導状態を保って運用することができる。
【００２４】
超伝導素材には、水銀系銅酸化物等の高温超電導体の採用が有効であるが、これに限られるものではない。また、受信フィルタ４、リミッタ５及びＬＮＡ６の発熱を効率よく排熱することも重要となる。これには、受信用排熱機構７として、ラジエータ等による熱輻射や熱を電気信号に変換して排熱する熱電変換素子等を活用する。
【００２５】
上記送信フィルタ２と受信フィルタ４は、送受信切換器３とアンテナの間に配置して送受信フィルタとして兼用しても良い。また、リミッタ５は、受信フィルタ４の入力側に配置してもよい。
【００２６】
（変形例１）  
図２は、本実施形態に係るアンテナ装置の変形例１の構成を示すブロック図である。
【００２７】
図２に示すように、送信系統及び受信系統それぞれに送信アンテナ及び受信アンテナを備える。この場合、上記送信フィルタ１及び送信アンプ２からなる送信系統からの送信信号出力は、送受信切換器３を使用せず、送信アンテナへ出力する。また、受信アンテナからの受信信号出力は、受信フィルタ４、リミッタ５及びＬＮＡ６からなる受信系統に出力する。
【００２８】
（変形例２）  
図３は、本実施形態に係るアンテナ装置の変形例２の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図３に示すように、送信アンプ１及び送信フィルタ２を接続する伝送線路及び送信フィルタ２を超伝導素材で構成し、さらに送信フィルタ２に送信用排熱機構８を設け、上記受信系統と同様に、宇宙空間における極低温空間にて超伝導状態とする。これにより、低損失、高利得及び高効率な送信系統を実現する。
【００３０】
この送信系統の低損失、高利得化は、受信系統の高感度化と合わせて、更なる通信性能の向上または探知性能の向上を図ることができる。また、損失低減による高効率化によって消費電力の低減も可能となる。
【００３１】
以上のように、上記実施形態におけるアンテナ装置は、断熱容器を使用せずに受信フィルタ４、リミッタ５及びＬＮＡ６を配置し、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態として動作させる。したがって、アンテナ装置は、衛星搭載用のアンテナ装置において、上記受信回路に対する断熱容器及び冷却手段を必要とせず、受信系統の高感度化を実現することができる。
【００３２】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１…送信アンプ、２…送信フィルタ、３…送受信切換器、４…受信フィルタ、５…リミッタ、６…低雑音増幅器（ＬＮＡ）、７…受信用排熱機構、８…送信用排熱機構。
【図１】
2014017654.tif 000003
【図２】
2014017654.tif 000004
【図３】
2014017654.tif 000005