(57)【要約】【課題】アンテナをパラシュートと一緒に小さく畳んで収納でき、また、アンテナを取り付けるスペースを広くとれるようにすること。【解決手段】パラシュートと、該パラシュートの布３の下面に設けられる導電性布のグランド板５と、前記パラシュートの布３の上面に設けられる、前記グランド板５より面積の小さい導電性布のパッチ部４とを有し、前記グランド板５と前記パッチ部４により前記パラシュートの布３を挟むように構成する。【選択図】図３
2005079734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラシュートと、
該パラシュートの布の下面に設けられる導電性布のグランド板と、
前記パラシュートの布の上面に設けられる、前記グランド板より面積の小さい導電性布のパッチ部とを有し、
前記グランド板と前記パッチ部により前記パラシュートの布を挟むように構成することを特徴としたパラシュートアンテナ。
【請求項２】
パラシュートと、
該パラシュートの布の下面に設けられる柔軟性の誘電体基板と、
該誘電体基板の下面に設けられる導電性布のグランド板と、
前記パラシュートの布の上面に設けられる、前記グランド板より面積の小さい導電性布のパッチ部とを有し、
前記グランド板と前記パッチ部により前記パラシュートの布と前記誘電体基板とを挟むように構成することを特徴としたパラシュートアンテナ。
【請求項３】
パラシュートと、
該パラシュートの布の上面に設けられる柔軟性の誘電体基板と、
前記パラシュートの布の下面に設けられる導電性布のグランド板と、
前記誘電体基板の上面に設けられる、前記グランド板より面積の小さい導電性布のパッチ部とを有し、
前記グランド板と前記パッチ部により前記パラシュートの布と前記誘電体基板とを挟むように構成することを特徴としたパラシュートアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小さく折り畳んで収納できるパラシュートアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観測装置や大気圏再突入機を上空からパラシュートで投下し、投下中に観測装置や大気圏再突入機の位置を取得したり、観測装置や大気圏再突入機と通信をする必要がある場合、観測装置や大気圏再突入機本体の上部にアンテナを取り付けるものであった。
【０００３】
また、従来、小さく折り畳んで収納できる布等の柔軟性の誘電体基板と、該誘電体基板の下面に設けた導電性布等の柔軟性で導電性のグランド板と、該誘電体基板の上面に設け、前記グランド板より面積の小さい導電性布等の柔軟性で導電性のマイクロストリップパッチとより構成するマイクロストリップアンテナがあった（非特許文献１参照）。このマイクロストリップアンテナは、軽量かつ柔軟でしわがほぼ生じなく、服や帽子等に縫い付けることが可能なウエアラブルアンテナとすることができるものがあった。
【非特許文献１】田中正人、張宰赫“ウエアラブルパッチアンテナ”電子情報通信学      会技術報告、ＡＰ２００２−７６（２００２−７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、観測装置本体の上部にはアンテナ以外に上方を観測するためのＣＣＤカメラ等の他の装置を設けることがあり、アンテナを取り付けるスペースが少なく、取り付けが限定されるものであった。
【０００５】
また、観測装置は、用途によって大きさに制限があったり、小型化が求められるため、アンテナを自由に取り付けられないことが多いものであった。
【０００６】
さらに、従来の柔軟性のマイクロストリップアンテナは、パラシュートの布をアンテナとして利用するものではなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決し、アンテナをパラシュートに取り付け、パラシュートの布を誘電体基板として利用することにより、アンテナをパラシュートと一緒に小さくまとめて収納でき、また、アンテナをパラシュートに設けることにより、アンテナを取り付けるスペースを広くとれ、さらに、観測装置本体の小型化、他の機器を観測装置本体へ取り付けるスペースの確保を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
図３はパラシュートアンテナの説明図である。図３中、３はパラシュートの布、４はパッチ部、５はグランド板、８は導電ピン、９はコネクタである。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、次のような手段を有する。
【００１０】
（１）：パラシュートと、該パラシュートの布３の下面に設けられる導電性布のグランド板５と、前記パラシュートの布３の上面に設けられる、前記グランド板５より面積の小さい導電性布のパッチ部４とを有し、前記グランド板５と前記パッチ部４により前記パラシュートの布３を挟むように構成する。このため、アンテナをパラシュートと一緒に小さく畳んで収納でき、また、パラシュートの布の一部がアンテナとなり、布の有効利用を行うことができ、さらに、アンテナを取り付けるスペースを広くとることができる。
【００１１】
（２）：パラシュートと、該パラシュートの布３の下面に設けられる柔軟性の誘電体基板と、該誘電体基板の下面に設けられる導電性布のグランド板５と、前記パラシュートの布３の上面に設けられる、前記グランド板５より面積の小さい導電性布のパッチ部４とを有し、前記グランド板５と前記パッチ部４により前記パラシュートの布３と前記誘電体基板とを挟むように構成する。このため、パラシュートの布３が薄い場合でも誘電体基板を付加して性能の良いパラシュートアンテナを作ることができる。
【００１２】
（３）：パラシュートと、該パラシュートの布３の上面に設けられる柔軟製の誘電体基板と、前記パラシュートの布３の下面に設けられる導電性布のグランド板５と、前記誘電体基板の上面に設けられる、前記グランド板５より面積の小さい導電性布のパッチ部４とを有し、前記グランド板５と前記パッチ部４により前記パラシュートの布３と前記誘電体基板とを挟むように構成する。このため、パラシュートの布３が薄い場合でも小さい面積の誘電体基板を付加して性能の良いパラシュートアンテナを作ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次のような効果がある。
【００１４】
（１）：導電性布のグランド板とパッチ部によりパラシュートの布を挟むように構成するため、アンテナをパラシュートと一緒に小さく畳んで収納でき、また、パラシュートの布の一部がアンテナとなり、布の有効利用を行うことができ、さらに、アンテナを取り付けるスペースを広くとることができる。
【００１５】
（２）：グランド板とパッチ部によりパラシュートの布と付加した誘電体基板とを挟むように構成するため、パラシュートの布が薄い場合でも誘電体基板を付加して性能の良いパラシュートアンテナを作ることができる。
【００１６】
（３）：パラシュートの布の上面に誘電体基板を設け、グランド板とパッチ部によりパラシュートの布と誘電体基板とを挟むように構成するため、パラシュートの布が薄い場合でも小さい面積の誘電体基板を付加して性能の良いパラシュートアンテナを作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（１）：パラシュートを利用するCanSATの落下の説明
CanSATとは、３５０ｍｌ缶サイズのジュース缶程度の大きさにミッション機器、電源、通信機等全ての衛星に必要な機能を凝縮し搭載した小型衛星（観測集合体）のことである。この３５０ｍｌ缶サイズ以外にも、オープンクラスという３５０ｍｌ缶を三つ合わせた程度のやや大きめの小型衛星もある。これらの小型衛星をロケットに搭載し、高度約４０００ｍからパラシュートを利用して落下させ、落下中にミッションを行うものである。
【００１８】
図１はパラシュートを利用した落下実験の説明図である。図１において、ロケットの頭部にパラシュート１（折り畳まれて収納される）を付けたCanSAT２を搭載し、地上から発射する(1) 。ロケットが約４０００ｍに到着すると頭部が外れ、CanSAT２が放出される(2) 。CanSATのパラシュート１が開き１０〜１５分間のミッションが行れ、CanSAT２は着陸する(3) 。
【００１９】
（２）：CanSATのパラシュートの説明
今回の実験では、導電性布を使用して作成した布製ＧＰＳ（Global Positioning System ）アンテナをCanSATのパラシュートに搭載し、上空から落下中にＧＰＳデータを受信してその有効性を実証するというものである。このアンテナは、パラシュートの布地に導電性布であるパッチ部とグランド板（地板部）を添付してパッチアンテナを形成したものである。この導電性布とは、電磁波シールド材として一般に使用されているもので、例えばポリエステル糸に金属皮膜を形成したものである。特性は、厚さ0.125 ｍｍ、面密度72ｇ／ｍ2 、表面抵抗値0.05Ω／ｓｑである。このパラシュートアンテナが上空から落下中にＧＰＳデータを取得する。
【００２０】
図２はパラシュートの説明図である。図２において、パラシュート１は、小さく畳んで収納できる布製であり、紐６でCanSAT２と接続される。ここでパラシュート１の布とは、例えばフェルト（不織布）、布（織物）、紙、樹脂等又はこれらのいくつかの組み合わせで作成された柔軟性のあるものも含まれるものである。パラシュート１の布３の表面にはＧＰＳアンテナである導電性布のパッチ部４が、布３の裏面にはパッチ部４より面積の大きい導電性布のグランド板（地板部）５が設けられている。CanSAT２には、ＧＰＳレシーバ、通信装置、観測装置、電源等が搭載される。CanSAT２のＧＰＳレシーバとパラシュート１のＧＰＳアンテナとはケーブル７により接続されている。なお、紐６とケーブル７は兼用することもできる。また、アンテナが一つの場合はパラシュート１の頂部に設けるとよいが、複数のアンテナを設ける場合は図２のようにパラシュート１の側面に設けることができる。
【００２１】
（３）：パラシュートアンテナの説明
図３はパラシュートアンテナの説明図であり、図３（ａ）は上方から見た図、図３（ｂ）は断面図である。パラシュートアンテナは、パラシュートの布３である柔軟性の誘電体基板と、該誘電体基板の下面に設けた導電性布の柔軟性で導電性のグランド板５と、該誘電体基板（布３）の上面に設け、前記グランド板５より面積の小さい導電性布等の柔軟性で導電性のパッチ部４とより構成する。この例では、パッチ部４の直径は９２ｍｍ、厚さが０．１２５ｍｍであり、グランド板５は一辺が１５０ｍｍの正方形、厚さが０．１２５ｍｍである。
【００２２】
グランド板５は、アンテナ用の誘電体基板となる布３の下面に設けられるグランド面となる導体（地板部）である。今回の実験では円偏波を使用したためパッチ部４には切り込み１２（notch ）が設けられ（直線偏波を使用するときは切り込みはいらない）、また、パッチ部４は、導電ピン８と電気的に接続され、導電ピン８は、パッチ部４の内部に入り込んだ点で電気的に接続されるものである。コネクタ９は、細心同軸ケーブル用のコネクタであり、ケーブル７によりCanSAT２のＧＰＳレシーバと接続される。
【００２３】
このパラシュートアンテナは、軽量かつ柔軟でしわがほぼ生じなく、折り畳んで収納しておいても、パラシュートを開くとアンテナとして使用することができる。
【００２４】
アンテナ用の基板（誘電体基板）となる布３の厚みがあまり薄いと帯域幅をカバーできなくなる等のため、別の誘電体基板を付加することができる。付加する誘電体基板として、パラシュートの布の他に、厚さは０．１ｍｍ〜３ｍｍ程度で凹凸が少ない平面的で柔軟性のあるもの、例えばフェルト（不織布）、布（織物）、紙、樹脂等が適当である。
【００２５】
図４は誘電体基板を厚くする説明図であり、図４（ａ）はパラシュートの布の下に当て布をする場合の説明、図４（ｂ）はパラシュートの布の上に当て布をする場合の説明である。図４（ａ）において、パラシュートアンテナは、パラシュートの布３と当て布１１とよりなる誘電体基板と、当て布１１の下面に設けた導電性布等の導電性のグランド板５と、パラシュートの布３の上面に設け、前記グランド板５より面積の小さい導電性布等の導電性のパッチ部４とより構成する。
【００２６】
図４（ｂ）において、パラシュートアンテナは、パラシュートの布３と当て布１１とよりなる誘電体基板と、パラシュートの布３の下面に設けた導電性布等のグランド板５と、当て布１１の上面に設け、前記グランド板５より面積の小さい導電性布等の導電性のパッチ部４とより構成する。
【００２７】
（４）：パラシュートの高度の変化の説明
図５はパラシュートの高度の変化の説明図である。図５において、横軸が時間（秒）、縦軸が高度（ｍ）を表している。パラシュートがロケットで地上から打ち上げられ、上空４０００ｍ付近で放出されて落下して行く様子がわかる。また、アンテナによって常に３つ以上の衛星を補足しており、三次元測位ができている。この解析データにより、高度の変化も納得できる値であることが確認できた。このようにＧＰＳデータを受信するパラシュートアンテナは実用に堪えうるアンテナである。
【００２８】
（５）：アンテナ特性の説明
パラシュートアンテナは、一個の場合はパラシュートの中央部に取り付けることができる。しかし、複数のアンテナを取り付ける場合は、パラシュートの側面にも取り付ける必要がある。ＧＰＳパッチアンテナをパラシュートの側面に取り付けた場合、紐で引っ張られるためきれいなアーチ型とはならない。このためＧＰＳパッチアンテナの取り付け方向（曲がり方向）により利得特性が変化する。
【００２９】
図６は曲げていない時の放射パターンの説明図である。円偏波とはいえ、完璧な円になるのは難しい、そこで、アンテナ本体を３６０°回転させながら放射パターンを測定し、最大値と最小値を抜き出した。この開きが少ないほど性能が良いアンテナとなる。なお、周波数はＧＰＳで使用している１．５７６ＧＨｚ、ｄＢｉの「ｉ」は、無指向性アンテナと比較した時の値であることを示している。
【００３０】
図７は切り込み方向と直角な方向に曲げた放射パターンの説明図である。図７において、ＧＰＳパッチアンテナのパッチ部４の切り込み（notch ）方向と直角な方向に曲げた放射パターンは、グラフの両端のサイドローブがやや上がっているが図６の曲げていない時の放射パターンとそれほど変化がない。
【００３１】
図８は切り込み方向に曲げた放射パターンの説明図である。図８において、ＧＰＳパッチアンテナの切り込み方向に曲げた放射パターンは、放射パターンの特性が中央部で間隔が開いており、ＧＰＳアンテナとしては使用できるが図７と比較してアンテナとしての性能が良くない（軸比が悪い）ものである。
【００３２】
図９はアーチ状に曲げた放射パターンの説明図である。図９において、ＧＰＳパッチアンテナの切り込み方向と切り込みと直角の方向の両方（即ち、アーチ状）に曲げた放射パターンの特性である。この図９は、サイドローブ上昇、軸比の悪化という図７と図８の両方の特性が出ている。
【００３３】
このことから、パラシュートの側面にアンテナを取り付ける場合は、パラシュートの紐６に引っ張られて曲げられても性能の変化を少なくするために、ＧＰＳパッチアンテナの切り込み方向が紐６の引っ張り方向と直角になるように取り付ける方が良いものである。
【００３４】
このように、アンテナをパラシュートと同様の布製とすることにより、アンテナをパラシュートと一緒に小さく纏めて（折り畳んで）ロケット内等に収納でき、また、パラシュートにアンテナを設けたことにより、アンテナを取り付けるスペースが広くとれるようになる。
【００３５】
また、地球往還機等の大気圏再突入の際、本体には耐熱性等の関係で外部にアンテナを設けるのは難しくパラシュートで落下中の通信等は難しいものであるが、パラシュートにアンテナを設けることにより、落下中に、ＧＰＳで自分の位置を見つけたり、通信を行ったりすることができる。通信には、上空の人工衛星、同時に落下中の他のパラシュート間等で行うことがある。
【００３６】
さらに、無人観測装置を南極や火星や海中に落とし、その場所で観測を続ける場合、落下地点が分かればその後はＧＰＳアンテナは使用する必要はない。このためＧＰＳアンテナをパラシュートに取り付け、無人観測装置本体にはＧＰＳアンテナを取り付けないので、無人観測装置本体では、他の観測（位置観測以外）を行うことができる。
【００３７】
なお、上記説明では、パラシュートに設けたアンテナについてであったが、パラグライダーの布を利用して、そこにアンテナを設けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
落下中の無人観測装置との通信、落下中のパラシュート（無人観測装置）の位置測定、二つのパラシュート間の通信等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】パラシュートを利用した落下実験の説明図である。
【図２】パラシュートの説明図である。
【図３】パラシュートアンテナの説明図である。
【図４】誘電体基板を厚くする説明図である。
【図５】パラシュートの高度の変化の説明図である。
【図６】曲げていない時の放射パターンの説明図である。
【図７】切り込み方向と直角な方向に曲げた放射パターンの説明図である。
【図８】切り込み方向に曲げた放射パターンの説明図である。
【図９】アーチ状に曲げた放射パターンの説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
３  パラシュートの布
４  パッチ部
５  グランド板
８  導電ピン
９  コネクタ
【図１】
2005079734.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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