(57)【要約】【課題】  高出力増幅器の温度検出のため、人工衛星には温度センサを搭載しなくてはならない。また、人工衛星の送信するテレメトリ信号は、他の情報に関するテレメトリ信号も送信しているため、温度テレメトリ信号を常時出力しているわけではなく、高発熱機器の温度の検出が遅れる可能性がある、という問題点があった。【解決手段】  高発熱機器の近傍に配置される発振回路が高発熱機器の発熱による温度で周波数を偏移させた連続波を発振し、その連続波で送信信号をアップコンバートさせる周波数偏移工程と、送信周波数の連続波で受信信号をダウンコンバートさせた出力信号より周波数オフセット量を検出し、周波数オフセット量を送信機の発振回路近傍に配置した高発熱機器の温度に換算して、高発熱機器の温度を検出する温度検出工程と、を備えることを特徴とする温度検出方法である。【選択図】  図１
2009128291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高発熱機器の近傍に配置される発振回路が前記高発熱機器の発熱による温度で周波数を偏移させた連続波を発振し、前記連続波で送信信号をアップコンバートさせる周波数偏移工程と、
送信周波数の連続波で受信信号をダウンコンバートさせた出力信号より周波数オフセット量を検出し、前記周波数オフセット量を送信機の発振回路近傍に配置した高発熱機器の温度に換算して、前記高発熱機器の温度を検出する温度検出工程と、
を備えることを特徴とする温度検出方法。
【請求項２】
高発熱機器の近傍に配置され、前記高発熱機器の発熱による温度で周波数を偏移させた連続波を発振する発振回路と、
前記発振回路より出力する連続波で送信信号をアップコンバートさせる周波数変換器と、
を備えることを特徴とする送信機。
【請求項３】
送信周波数の連続波で受信信号をダウンコンバートさせた出力信号より周波数オフセット量を検出し、前記周波数オフセット量を送信機の発振回路近傍に配置した高発熱機器の温度に換算して、前記高発熱機器の温度を検出する温度検出部
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項４】
前記温度検出部は、
前記出力信号の周波数オフセット量を検出する周波数オフセット検出部と、
前記周波数オフセット量と前記高発熱機器の温度との対応関係を予め記憶させるデータベースと、
前記周波数オフセット検出部より入力した周波数オフセット量を用いて、前記データベースより前記高発熱機器の温度を読み出す温度計測部と、
を有することを特徴とする請求項３記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人工衛星より出力される温度テレメトリ信号よりも早くコンポーネント内部の温度検出を行う温度検出方法、および温度検出方法を用いる送信機、受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、人工衛星に搭載されるコンポーネントには、送信信号を増幅するための高電力トランジスタ、高出力増幅器等、発熱素子または発熱部品がある（例えば、特許文献１参照）。従って、高出力増幅器等の発熱素子または発熱部品は、金属ケース等で覆い、他の構成部品と熱的に隔離する必要がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３５０２７号公報（第３〜５頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高出力増幅器を金属ケースで覆うことで金属ケース内に熱がこもるため、金属ケース内の温度は上昇する。そこで従来は、人工衛星に搭載する高出力増幅器などの発熱温度を、温度センサ等により検出する、などの方法があった。これにより人工衛星は、温度テレメトリ信号を送信することで、地上局に高発熱機器の温度を伝えることができる。
【０００５】
つまり、高出力増幅器の温度検出のため、人工衛星には温度センサを搭載しなくてはならない。また、人工衛星の送信するテレメトリ信号は、温度情報以外にも、他の情報に関するテレメトリ信号を送信しているため、温度テレメトリ信号を常時出力しているわけではない。従って、高発熱機器の温度の検出が遅れる可能性があるという問題点があった。
【０００６】
そのため、温度テレメトリ信号より早く人工衛星のコンポーネントの温度を検出できることが望まれていた。
【０００７】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、人工衛星本体に新たに温度センサ等の素子や装置を追加することなく、人工衛星が出力する温度テレメトリ信号よりも早くコンポーネント内部の温度を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る温度検出方法は、
高発熱機器の近傍に配置される発振回路が前記高発熱機器の発熱による温度で周波数を偏移させた連続波を発振し、前記連続波で送信信号をアップコンバートさせる周波数偏移工程と、
送信周波数の連続波で受信信号をダウンコンバートさせた出力信号より周波数オフセット量を検出し、前記周波数オフセット量を送信機の発振回路近傍に配置した高発熱機器の温度に換算して、前記高発熱機器の温度を検出する温度検出工程と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、人工衛星に新たなセンサや素子を搭載することなく、高出力増幅器などの高発熱機器の温度を検出し、高発熱機器の動作状態を監視することが可能となる。
また地上局は、人工衛星の送信信号を受信する毎に、局所発振器の周波数オフセット量を計測することが可能であるから、常に出力しない温度テレメトリ信号よりも温度を早く検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における人工衛星の送信機を示すブロック図である。人工衛星１１の送信機は、送信信号作成部１２、周波数変換器１３、第１局所発振器１４、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）部１５、周波数変換器１６、第２局所発振器１７、ＢＰＦ部１８、高出力増幅器１９、を有する。
【００１１】
次に、図１の構成要素における動作について説明する。送信信号作成部１２では、地上局への送信信号を作成し、周波数変換器１３へ出力する。第１局所発振器１４では、周波数Ｆ１の連続波を周波数変換器１３へ出力する。周波数変換器１３では、送信信号作成部１２より入力された送信信号と第１局所発振器１４より入力された周波数Ｆ１の連続波を用いて、ベースバンド周波数帯から中心周波数Ｆ１帯へアップコンバートされた送信信号をＢＰＦ部１５へ出力する。
【００１２】
ＢＰＦ部１５では、中心周波数Ｆ１帯にアップコンバートされた送信信号に対して、不要波を除去した送信信号を周波数変換器１６へ出力する。第２局所発振器１７では、周波数（Ｆ２＋ΔＦ２）の連続波を周波数変換器１６へ出力する。ここで、後述するように、第２局所発振器１７は発振周波数Ｆ２に対して、周波数オフセットΔＦ２を持っている。周波数変換器１６では、ＢＰＦ部１５より入力された送信信号と第２局所発振器１７より入力された周波数（Ｆ２＋ΔＦ２）の連続波を用いて、中心周波数（Ｆ１＋Ｆ２＋ΔＦ２）帯へアップコンバートされた送信信号をＢＰＦ部１８へ出力する。
【００１３】
ＢＰＦ部１８では、中心周波数（Ｆ１＋Ｆ２＋ΔＦ２）帯にアップコンバートされた送信信号に対して、不要波を除去した送信信号を高出力増幅器１９へ出力する。ここで、ＢＰＦ部１８の通過帯域幅は、周波数オフセット量ΔＦ２分を持っていても通過できるように設計を行ってもよい。高出力増幅器１９では、ＢＰＦ部１８より入力された送信信号を高出力増幅して、アンテナ（図示せず）より外部へ送信出力する。
【００１４】
なお、送信信号作成部１２から高出力増幅器１９までにおいて、必要に応じて適宜増幅器を挿入して、送信信号を増幅させてもよい。また第１局所発振器１４は、局所発振器とＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）とを適宜組み合わせて、周波数Ｆ１の連続波を出力させるようにしてもよい。第２局所発振器１７も同様に、局所発振器とＰＬＬとを適宜組み合わせて、連続波を出力させるようにしてもよい。
【００１５】
ここで高出力増幅器１９は、送信信号を増幅させるので、例えばＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）カット用に実装したチップキャパシタに僅かに残っている抵抗成分による発熱や、高電力トランジスタ等の素子を用いた場合の発熱が生じる。そこで、例えば高出力増幅器１９のような高発熱機器の近傍に第２局所発振器１７を配置する。これにより、第２局所発振器１７は、高出力増幅器１９の発熱による温度の影響を受け、本来発振する周波数Ｆ２が偏移し、周波数オフセットΔＦ２をもつ。
【００１６】
本発明において、人工衛星等の送信機は、高発熱機器の近傍に局所発振器等の発振回路を配置し、高発熱機器の発熱による温度で周波数を偏移させた連続波を発振回路より発振させる。そして、発振回路より出力する周波数を偏移させた連続波で、送信信号を周波数変換器でアップコンバートさせ、送信信号を出力する。また送信機は、上記動作を行う周波数偏移工程を含む。なお上記発明内容は、通信に影響を与えない周波数の範囲内で適用する。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１における地上局の受信機を示すブロック図である。地上局２１の受信機は、低雑音増幅器２２、周波数変換器２３、第２局所発振器２４、ＢＰＦ部２５、周波数変換器２６、第１局所発振器２７、ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）部２８、受信信号作成部２９、温度検出部３０、ＦＦＴ部（または周波数オフセット検出部）３１、温度計測部３２、データベース３３、を有する。
【００１８】
次に、図２の構成要素における動作について説明する。低雑音増幅器２２では、外部よりアンテナ（図示せず）を介して受信入力される受信信号に対して、付加雑音を低くしながら受信信号を増幅させて、周波数変換部２３へ出力する。第２局所発振器２４では、周波数Ｆ２の連続波を周波数変換器２３へ出力する。
【００１９】
周波数変換器２３では、低雑音増幅器２２より入力された受信信号と第２局所発振器２４より入力された周波数Ｆ２の連続波を用いて、中心周波数（Ｆ１＋ΔＦ２）帯へダウンコンバートされた受信信号をＢＰＦ部２５へ出力する。ＢＰＦ部２５では、中心周波数（Ｆ１＋ΔＦ２）帯にダウンコンバートされた受信信号に対して、不要波を除去した受信信号を周波数変換器２６へ出力する。
【００２０】
第１局所発振器２７では、周波数Ｆ１の連続波を周波数変換器２６へ出力する。周波数変換器２６では、ＢＰＦ部２５より入力された受信信号と第１局所発振器２７より入力された周波数Ｆ１の連続波を用いて、ベースバンド周波数帯へダウンコンバートされた受信信号をＬＰＦ部２８へ出力する。ただしベースバンド周波数帯にダウンコンバートされた受信信号には、周波数オフセットΔＦ２は残ったままである。
【００２１】
ＬＰＦ部２８では、ベースバンド周波数帯にダウンコンバートされた受信信号に対して、不要波を除去した受信信号を受信信号作成部２９へ出力する。受信信号作成部２９では、ベースバンド復調を行い、受信信号を作成する。ここで、ＢＰＦ部２５とＬＰＦ部２８の通過帯域幅は、周波数オフセット量ΔＦ２分を持っていても通過できるように設計を行ってもよい。
【００２２】
人工衛星１１より出力された送信信号は、周波数オフセットΔＦ２を持っているため、上記受信機の構成では、受信信号作成部２９において周波数オフセットΔＦ２は残ったままである。従って、例えば、受信信号作成部２９の内部にＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：自動周波数制御）回路を備え、周波数オフセットΔＦ２を自動補正させてベースバンド復調を行い、受信信号を作成する。
【００２３】
なお、低雑音増幅器２２から受信信号作成部２９までにおいて、必要に応じて適宜増幅器を挿入して、受信信号を増幅させてもよい。また第１局所発振器２７は、局所発振器とＰＬＬとを適宜組み合わせて、周波数Ｆ１の連続波を出力させるようにしてもよい。第２局所発振器２４も同様に、局所発振器とＰＬＬとを適宜組み合わせて、連続波を出力させるようにしてもよい。
【００２４】
上記一連の動作とは別に、地上局２１には温度検出部３０を備え、受信信号の周波数オフセットを求め、高出力増幅器１９の温度を求める。例えば実施の形態１においては、温度検出部３０は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：高速フーリエ変換）部３１、温度計測部３２、データベース３３により構成される。
【００２５】
例えば、ＬＰＦ部２８より出力された受信信号を温度検出部３０のＦＦＴ部３１に入力する。ここで、ＬＰＦ部２８より出力された受信信号が、ＡＤ変換器によりアナログ信号からディジタル信号に変換されている場合は、受信信号をそのまま用いる。しかし、受信信号がアナログ信号のままである場合は、温度検出部３０にＡＤ変換器を備え、受信信号をＡＤ変換した後に、ＦＦＴ部３１へ入力させてもよい。
【００２６】
受信信号は時間軸の信号である。従ってＦＦＴ部３１では、ベースバンド周波数帯の受信信号から周波数オフセット量を検出するため、ディジタル信号である受信信号にＦＦＴを実施して周波数軸の信号に変換し、周波数オフセット量ΔＦ２を検出する。検出された周波数オフセット量ΔＦ２は、温度計測部３２へ出力される。なお、ＦＦＴ部３１に入力する受信信号より周波数オフセット量ΔＦ２を検出できるのであれば、ＦＦＴの手法に限定する必要はない。
【００２７】
温度計測部３２では、ＦＦＴ部３１より出力された周波数オフセット量ΔＦ２を用いて、人工衛星１１の高出力増幅器１９の温度を検出する。その際、温度計測部３２は、データベース３３に周波数オフセット量ΔＦ２を入力し、周波数オフセット量ΔＦ２に対応する温度Ｔを読み出す。読み出された温度Ｔが、高出力増幅器１９の温度に相当する。
【００２８】
図３は、データベース３３に記憶させるデータの一例を示す。図３（ａ）は、温度Ｔの周波数オフセット量ΔＦ２依存性を示す概念図である。図３（ｂ）は、周波数オフセット量ΔＦ２と温度Ｔとの対応データである。
【００２９】
設計時または地上での動作確認時などにおいて、人工衛星１１の高出力増幅器１９近傍に配置した第２局所発振器１７に対して、発熱体である高出力増幅器１９の温度と、第２局所発振器１７の周波数を計測する。また、地上局２１の第１局所発振器２７と第２局所発振器２４の周波数を計測し、周波数オフセット量ΔＦ２を算出する。
【００３０】
これにより、第２局所発振器１７の周波数オフセット量ΔＦ２と高出力増幅器１９の温度Ｔとの対応関係を得ることができる。周波数オフセット量ΔＦ２と高出力増幅器１９の温度Ｔとの対応関係をグラフ化したものが図３（ａ）である。なお上記計測方法以外でも、第２局所発振器１７の周波数オフセット量ΔＦ２と高出力増幅器１９の温度Ｔとの対応関係が得られる計測方法であれば、上記計測方法に限定するものではない。
【００３１】
図３（ａ）のグラフにおいては、周波数オフセット量の所望のステップに対して温度Ｔとの対応を得ようとしている。しかし測定していない周波数オフセット量と温度Ｔとの対応関係がある場合、測定データをもとに補間曲線を算出し、補間曲線より測定していない周波数オフセット量ΔＦ２と温度Ｔとの対応関係を求めてもよい。図３においては、周波数オフセット量ΔＦ２の値がｆ１〜ｆ８まで変化する範囲において、ｆ３とｆ８での温度Ｔを補間曲線により算出している。
【００３２】
周波数オフセット量ΔＦ２と温度Ｔとの対応データが図３（ｂ）である。図３（ｂ）のデータをデータベース３３に記憶させ、温度計測部３２は、周波数オフセット量ΔＦ２を入力させることにより、温度Ｔを読み出すことができる。
【００３３】
なお図３では、計測していないデータを補間曲線より求め、周波数オフセット量ΔＦ２と温度Ｔとの対応データを算出していたが、補間曲線による補間データを求めることなく、周波数オフセット量ΔＦ２と温度Ｔとの対応データを網羅的に全て測定し、データベース３３に予め記憶させてもよい。
【００３４】
このように、地上局等の受信機は、送信周波数の連続波、例えば周波数Ｆ１やＦ２の連続波で受信信号をダウンコンバートさせ、ダウンコンバート後の出力信号より周波数オフセット量ΔＦ２を検出し、周波数オフセット量ΔＦ２をもとに、人工衛星等の送信機における、発振回路の近傍に配置した高発熱機器の温度に換算して、高発熱機器の温度を検出する。また受信機は、上記動作を行う温度検出工程を含む。
【００３５】
上記により、人工衛星１１に新たなセンサや素子を搭載することなく、高出力増幅器１９などの高発熱機器の温度を検出し、高発熱機器の動作状態を監視することが可能となる。
【００３６】
また地上局２１は、人工衛星１１の送信信号を受信する毎に、局所発振器の周波数オフセット量を計測することが可能であるから、常に出力しない温度テレメトリ信号よりも温度を早く検出することができる。
【００３７】
なお、周波数オフセット量ΔＦ２に対応する温度を検出する際、温度検出部３０にはＬＰＦ部２８の受信信号を入力させた。しかし、温度検出部３０にＢＰＦ部２５の受信信号を入力して、温度を検出させてもよい。
【００３８】
その場合、設計時または地上での動作確認時などにおいて、例えば、ＢＰＦ部２５の出力する周波数（Ｆ１＋ΔＦ２）と、高出力増幅器１９の温度Ｔの対応データが作成できるように、人工衛星１１と地上局２１との局所発振器、及び高出力増幅器１９の温度を計測し、対応データをデータベース３３に予め記憶させることにより、地上局２１にて、高出力増幅器１９の温度を検出させるようにしてもよい。
【００３９】
また本発明の地上局２１では、受信信号作成部２９内部のＡＦＣ回路と、温度検出部３０のＦＦＴ部３１で行う周波数オフセット量ΔＦ２の検出を共通化してもよい。
【００４０】
また本発明は、人工衛星や地上局に限定するものではなく、送信機の高発熱機器の温度を、受信機の温度検出部により温度検出できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における人工衛星の送信機を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における地上局の受信機を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるデータベース３３に記憶させるデータの一例を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１１．人工衛星
１２．送信信号作成部
１３．周波数変換器
１４．第１局所発振器
１５．ＢＰＦ部
１６．周波数変換器
１７．第２局所発振器
１８．ＢＰＦ部
１９．高出力増幅器
２１．地上局
２２．低雑音増幅器
２３．周波数変換器
２４．第２局所発振器
２５．ＢＰＦ部
２６．周波数変換器
２７．第１局所発振器
２８．ＬＰＦ部
２９．受信信号作成部
３０．温度検出部
３１．ＦＦＴ部
３２．温度計測部
３３．データベース
【図１】
2009128291.tif 000003
【図２】
2009128291.tif 000004
【図３】
2009128291.tif 000005