特開 2022-108754 トランスポンダ、信号処理装置、信号処理方法、及び信号処理プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108754

(43)【公開日】2022-07-27

(54)【発明の名称】トランスポンダ、信号処理装置、信号処理方法、及び信号処理プログラム

(51)【国際特許分類】

   H04B 1/40 20150101AFI20220720BHJP

   G06F 11/30 20060101ALI20220720BHJP

   G06F 11/07 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

H04B1/40

G06F11/30 158

G06F11/07 160

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021003846

(22)【出願日】2021-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】301072650

【氏名又は名称】ＮＥＣスペーステクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】椎野 竜哉

【テーマコード（参考）】

5B042

5K011

【Ｆターム（参考）】

5B042GA31

5B042JJ01

5B042JJ10

5B042JJ25

5B042KK02

5K011CA18

5K011KA13

5K011LA02

(57)【要約】

【課題】一般民生品のトランシーバＩＣを使用して、シングルイベント耐性を有するトランスポンダを実現する。
【解決手段】受信信号を受信ベースバンド信号に変換する受信手段、及び送信ベースバンド信号を送信信号に変換する送信手段を含む、一般民生品のトランシーバ集積回路と、トランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする、シングルイベント効果に耐性を有する送受信監視手段とを含む。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受信信号を受信ベースバンド信号に変換する受信手段、及び
送信ベースバンド信号を送信信号に変換する送信手段
を含む、一般民生品のトランシーバ集積回路と、
前記トランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、前記送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、前記トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする、シングルイベント効果に耐性を有する送受信監視手段と
を備えたトランスポンダ。

【請求項2】

前記送受信監視手段は、前記受信ベースバンド信号を入力して受信データとして復調し、復調した前記受信データにおけるフレーム同期を監視することによって、前記送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視する
請求項１に記載のトランスポンダ。

【請求項3】

前記トランシーバ集積回路は、モニタ受信信号をモニタ受信ベースバンド信号に変換する余剰な受信手段を更に備え、
前記トランスポンダは、前記余剰な受信手段に前記送信信号のパワーの一部を前記モニタ受信信号として戻すＲＦカップラを更に備え、
前記送受信監視手段は、送信データを変調して、前記トランシーバ集積回路に前記送信ベースバンド信号として出力し、前記モニタ受信ベースバンド信号を入力して、モニタ受信データとして復調し、前記送信データと前記モニタ受信データを比較することによって、前記送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視する
請求項１に記載のトランスポンダ。

【請求項4】

前記トランシーバ集積回路は、前記受信手段及び前記送信手段の制御に用いられるレジスタを更に備え、
前記トランスポンダは、前記トランシーバ集積回路のレジスタにおけるレジスタ値を記憶し、シングルイベント効果の発生を検知した場合に、記憶した前記レジスタ値を前記レジスタにリロードする、シングルイベント効果に耐性を有するレジスタ監視手段を更に備え、
前記送受信監視手段は、前記送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、前記電源をリセットする前に、前記レジスタ監視手段に記憶された前記レジスタ値を前記レジスタにリロードさせることによって前記送信又は受信におけるシングルイベント効果からの回復を試みる
請求項１乃至３の何れか１項に記載のトランスポンダ。

【請求項5】

前記レジスタ監視手段は、前記レジスタにおけるシングルイベント効果の発生を監視し、前記レジスタにおけるシングルイベント効果の発生が検知された場合に、記憶した前記レジスタ値を前記レジスタにリロードする
請求項４に記載のトランスポンダ。

【請求項6】

前記トランスポンダは、前記電源電流を監視し、前記電源電流に不連続な変動が発生した場合に、前記電源をリセットする、シングルイベント効果に耐性を有する電源電流監視手段
を更に備えた請求項１乃至５の何れか１項に記載のトランスポンダ。

【請求項7】

前記電源電流監視手段は、前記電源電流を監視し、前記電源電流に過電流が発生した場合に、前記電源をリセットする
請求項６に記載のトランスポンダ。

【請求項8】

請求項１乃至３の何れか１項に記載のトランスポンダに含まれる前記送受信監視手段
を備えた信号処理装置。

【請求項9】

シングルイベント効果に耐性を有する信号処理装置によって、
一般民生品のトランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、前記送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、前記トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする
信号処理方法。

【請求項10】

シングルイベント効果に耐性を有する信号処理装置が備えるコンピュータに、
一般民生品のトランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、前記送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、前記トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする送受信監視処理
を実行させる信号処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般民生品を用いて放射線に対する耐性を有するトランスポンダを実現する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、一般民生品を活用して安価に高機能な衛星を製造するＮｅｗＳｐａｃｅと呼ばれる試みが世界的に拡がりつつある。この試みは、宇宙利用の門戸を大企業以外に広げるだけでなく、多数の衛星によりＬＥＯ（Low Earth Orbit）コンステレーションを構成し、地球全球をカバーするサービスを展開するといった新たな形態のビジネスも可能にする。そのため、この試みは今後も拡大していくと見られている。又、衛星の利用の多様化、衛星の長寿命化、衛星の需要の流動化等に対応するために、トランスポンダを含めた電子機器の衛星軌道上での再構成（再プログラミング）が求められるようになってきている。

【0003】

地上通信においては、様々なＲＦ（Radio Frequency）部品やディスクリート半導体部品を集積したトランシーバＩＣ（Integrated Circuit）が一般的に使用されるようになってきている。トランシーバＩＣは一般民生品であるが、携帯基地局や近距離無線等のインフラ用途に用いられるため、高い信頼性を有している。

【0004】

衛星やロケットに搭載される電子機器は、宇宙放射線に晒されることで様々な障害が発生する。放射線により発生する代表的な障害としては、重粒子線が半導体接合部に入射することで様々な障害を生じるシングルイベント効果（以下、単に「シングルイベント」とも称す）がよく知られている。このシングルイベント効果により電子回路に一時的あるいは恒久的な障害（ソフトエラー、ハードエラー（ラッチアップ）等）が発生するため、衛星やロケットに搭載される電子機器では専用の部品（宇宙搭載用部品）を用いた専用の設計がされることが多い。

【0005】

しかしながら、そのような宇宙搭載用の部品を使用することには次の２つの問題がある。
（１）宇宙搭載用部品は、一般民生部品と比較して約１０乃至１０００倍高価である、
（２）宇宙搭載用部品は、高信頼性及び耐放射線性が求められるという性質上、保守的な設計になりがちであり、同世代の一般民生部品と比較すると機能面や集積度で劣っている。

【0006】

上述した問題点により、衛星やロケットに搭載される電子機器は高額且つ大型になり、それに伴い衛星やロケットも高額且つ大型になるという課題がある。そのため、衛星やロケットを運用するためには大規模な資本を要し、宇宙利用のほとんどが大企業に限られてきた。

【0007】

又、ほとんどの宇宙搭載用部品は、再構成できるように設計されておらず、再構成の要求に対応できない。

【0008】

上述した問題は一般民生部品を宇宙搭載用の電子機器に利用することによって解決される。しかしながら、一般民生部品ではシングルイベント効果に対する耐性（シングルイベント耐性）が考慮されていないため、特に放射線に弱い部品や高い信頼性が要求される電子機器では一般民生部品が使用できない。特にトランスポンダのようなＲＦ機器に使用される電子部品には放射線に弱い部品が多いので、低価格化及び高機能化の大きなハードルになっている。

【0009】

一般民生部品を用いてシングルイベント耐性を有する電子機器を実現する技術の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１のシングルイベント補償回路は、放射線環境下で使用される半導体装置におけるシングルイベントの発生を検出する、電源監視回路及び同期信号監視回路を含む。電源監視回路は、半導体装置に内蔵されるＣＰＵ等のＩＣチップに供給される電源電圧を常時監視する。同期信号監視回路は、半導体装置に内蔵されるＩＣチップから送出される同期信号を監視する。シングルイベント補償回路は、シングルイベント発生時に半導体装置への電源供給をオフ／オンする。上記構成の結果、特許文献１のシングルイベント補償回路は、シングルイベント発生時に半導体装置に搭載されるＣＰＵ等のＩＣチップをリセットすることにより、シングルイベントにより喪失した半導体装置の機能を回復させる。

【0010】

一般民生部品を用いてシングルイベント耐性を有する電子機器を実現する技術の別の一例が、特許文献２に開示されている。特許文献２のマイクロコンピュータは、ＣＰＵ、メモリ、その他の複数の構成機器を含む。マイクロコンピュータは、レジスタとＭＲＡＭと比較手段とを有する一以上のバックアップ機能付き記憶装置を含む。ＭＲＡＭには、レジスタに書き込まれるデータと同一のデータが書き込まれる。比較手段は、レジスタ及びＭＲＡＭから定期的に出力されるデータを比較して比較結果を出力する。マイクロコンピュータは、比較手段が出力する比較結果が、レジスタ及びＭＲＡＭから出力されたデータが異なるものであったことを示す場合に、複数の構成機器のいずれか又は全部にエラーが生じたと推定して所定のエラー処理を行う。上記構成の結果、特許文献２のマイクロコンピュータは、構成機器に生じたエラーに対するエラー処理を行う。

【0011】

一般民生部品を用いてシングルイベント耐性を有する電子機器を実現する技術の更に別の一例が、特許文献３に開示されている。特許文献３の電子機器では、ラッチアップ耐性の低いＩＣ１のみへの電力ライン中に、電源スイッチ８が介挿される。又、ラッチアップ耐性の低いＩＣ１と他のＩＣ２及びＩＣ３との間に、ＩＣ間での信号の授受を可能とする第１状態及びＩＣ間を電気的に絶縁する第２状態を選択的に取り得るゲート部９、１０が介挿される。そして、電子機器は、電流検出用抵抗４及び過電流検出回路５によりＩＣ１への過電流の発生を監視し、過電流が発生した場合にスイッチ制御部６が電源スイッチ８をオフすると共に、ゲート制御部１１がゲート部９、１０を第２状態とする。続いて、所定時間が経過したら、スイッチ制御部６が電源スイッチ８をオンに戻し、更に所定時間が経過したらゲート制御部１１がゲート部９、１０を第１状態に戻す。上記構成の結果、特許文献３の電子機器は、ラッチアップが生じた集積回路の再起動を、他のラッチアップが生じていない集積回路に影響を与えずに行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００６－３５０４２５号公報

【特許文献2】特開２０１１－２３７９２８号公報

【特許文献3】特開２００１－１０３６５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

一般民生部品を用いてシングルイベント耐性を有するトランスポンダを実現する場合には、一般民生部品のトランシーバＩＣが使用可能であることが望ましい。一般民生部品のトランシーバＩＣでは、トランシーバＩＣに内蔵される送受信部においてシングルイベント効果が発生する。しかしながら、特許文献１乃至３に記載の技術では、トランシーバＩＣの送受信部におけるシングルイベント効果の発生に対する耐性を考慮していないという課題があった。

【0014】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、一般民生品のトランシーバＩＣを使用して、シングルイベント耐性を有するトランスポンダを実現することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一態様において、トランスポンダは、受信信号を受信ベースバンド信号に変換する受信手段、及び送信ベースバンド信号を送信信号に変換する送信手段を含む、一般民生品のトランシーバ集積回路と、トランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする、シングルイベント効果に耐性を有する送受信監視手段とを含む。

【0016】

本発明の一態様において、信号処理装置は、受信信号を受信ベースバンド信号に変換する受信手段、及び送信ベースバンド信号を送信信号に変換する送信手段を含む、一般民生品のトランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする、シングルイベント効果に耐性を有する送受信監視手段を含む。

【0017】

本発明の一態様において、信号処理方法は、シングルイベント効果に耐性を有する信号処理装置によって、一般民生品のトランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする。

【0018】

本発明の一態様において、信号処理プログラムは、シングルイベント効果に耐性を有する信号処理装置が備えるコンピュータに、一般民生品のトランシーバ集積回路の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視し、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路に電源電流を供給する電源をリセットする送受信監視処理を実行させる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、一般民生品のトランシーバＩＣを使用して、シングルイベント耐性を有するトランスポンダを実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態におけるトランスポンダの変形例における構成の一例を示すブロック図である。

【図3】本発明の第２実施形態におけるトランスポンダの構成の一例を示すブロック図である。

【図4】本発明の第２実施形態における送信部におけるＳＥＦＩ（Single Event Functional Interrupt）発生時の動作を示すフローチャートである。

【図5】本発明の第２実施形態における受信部におけるＳＥＦＩ発生時の動作を示すフローチャートである。

【図6】本発明の第２実施形態におけるＳＥＬ（Single Event Latch-up）保護処理の動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の第２実施形態におけるＳＥＬ保護処理の動作の一例（ＳＥＬ発生とリセットの様子）を示すグラフである。

【図8】本発明の第２実施形態におけるレジスタにおけるＳＥＵ（Single Event Upset）発生時の動作を示すフローチャートである。

【図9】本発明の各実施形態における信号処理装置を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、すべての図面において、同等の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。

【0022】

本実施形態における構成について説明する。

【0023】

図１は、本発明の第１実施形態におけるトランスポンダの構成の一例を示すブロック図である。

【0024】

本実施形態におけるトランスポンダ１００は、トランシーバ集積回路１１０と、信号処理部１２０（信号処理装置）とを含む。

【0025】

トランシーバ集積回路１１０は、一般民生品のトランシーバＩＣである。トランシーバ集積回路１１０は、受信部２２１と、送信部２３１とを含む。図１では、受信部２２１及び送信部２３１を、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）に接続されたアンプ及び乗算器によって模式的に表現している。尚、ＰＬＬは、乗算器に乗算すべき周波数信号を出力する。トランシーバ集積回路１１０は当業者に広く知られているから、詳細な説明を省略する。

【0026】

受信部２２１は、受信信号を入力して、受信ベースバンド信号に変換して出力する。

【0027】

送信部２３１は、送信ベースバンド信号を入力して、送信信号に変換して出力する。

【0028】

信号処理部１２０は、シングルイベント耐性を有する。信号処理部１２０は、シングルイベント耐性を有する、例えば、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のＩＣを用いて構成される。信号処理部１２０は、トランシーバ集積回路１１０の受信部２２１から受信ベースバンド信号を入力して受信データとして復調する。そして、信号処理部１２０は、復調した受信データ（ＤＡＴＡ ｏｕｔ）を外部に出力する。又、信号処理部１２０は、外部から入力した送信データ（ＤＡＴＡ ｉｎ）を変調して、トランシーバ集積回路１１０の送信部２３１へ送信ベースバンド信号として出力する。信号処理部１２０は、送受信監視部３６１を含む。

【0029】

送受信監視部３６１は、トランシーバ集積回路１１０の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視する。そして、送受信監視部３６１は、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路１１０に電源電流を供給する電源をリセットする（電源電流を一旦オフにした後にオンにする）。

【0030】

送受信監視部３６１は、例えば、受信ベースバンド信号を入力して受信データとして復調する。そして、送受信監視部３６１は、復調した受信データにおけるフレーム同期を監視することによって、受信におけるシングルイベント効果の発生を監視する。即ち、送受信監視部３６１は、受信データにおけるフレーム同期が失われた場合に、受信におけるシングルイベント効果が発生したと判断する。送受信監視部３６１は、通常、復調した受信データを外部に出力する。送信におけるシングルイベント効果に対する処理の例については、後述する変形例１において説明する。

【0031】

以上説明したように、本実施形態におけるトランスポンダ１００では、送受信監視部３６１が、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、一般民生品のトランシーバ集積回路１１０に電源電流を供給する電源をリセットする。その結果、トランシーバ集積回路１１０が再起動され、送信又は受信におけるシングルイベント効果の影響が除去される可能性が高い。そして、送受信監視部３６１は、シングルイベント耐性を有する信号処理部１２０に含まれる。従って、本実施形態におけるトランスポンダ１００には、一般民生品のトランシーバＩＣを使用して、シングルイベント耐性を有するトランスポンダを実現できるという効果がある。本実施形態では、送受信監視部３６１が復調した受信データにおけるフレーム同期を監視する場合には、更に、トランシーバ集積回路１１０の受信部２２１におけるシングルイベント効果の発生に対応できるという効果がある。

【0032】

本実施形態における変形例について説明する。

【0033】

図２は、本発明の第１実施形態におけるトランスポンダの変形例における構成の一例を示すブロック図である。尚、第１変形例では、主に、図２の送受信監視部（後述）について説明する。又、第２変形例及び第３変形例では、主に、図２のレジスタ監視部（後述）について説明する。又、第４変形例及び第５変形例では、主に、図２の電源電流監視部（後述）について説明する。
（第１変形例）
本実施形態における第１変形例について説明する。本変形例では、送信におけるシングルイベント効果に対する処理が行われる。

【0034】

本変形例におけるトランスポンダ１０２は、トランシーバ集積回路１１２と、信号処理部１２２と、ＲＦカップラ１５２とを含む。

【0035】

トランシーバ集積回路１１２は、一般民生品のトランシーバＩＣである。トランシーバ集積回路１１２は、受信部２２１、２２２と、送信部２３１とを含む。図２では、受信部２２１、２２２、及び送信部２３１を、ＰＬＬに接続されたアンプ及び乗算器によって模式的に表現している。尚、ＰＬＬは、乗算器に乗算すべき周波数信号を出力する。ここで、ＰＬＬは、受信部２２１によって受信された搬送波の周波数及び位相に、出力する周波数信号の周波数及び位相を同期させる。

【0036】

受信部２２２は、受信部２２１と同様な機能を有するが、受信信号の受信ベースバンド信号への変換に使用されていない余剰な受信部である。受信部２２２は、モニタ受信信号を入力して、モニタ受信ベースバンド信号に変換して出力する。

【0037】

ＲＦカップラ１５２は、余剰な受信部２２２に送信信号のパワーの一部をモニタ受信信号として戻す。

【0038】

信号処理部１２２は、シングルイベント耐性を有する。信号処理部１２２は、シングルイベント耐性を有する、例えば、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ等のＩＣを用いて構成される。信号処理部１２２は、トランシーバ集積回路１１２の受信部２２１から受信ベースバンド信号を入力して受信データとして復調する。そして、信号処理部１２２は、復調した受信データ（ＤＡＴＡ ｏｕｔ）を外部に出力する。又、信号処理部１２２は、外部から入力した送信データ（ＤＡＴＡ ｉｎ）を変調して、トランシーバ集積回路１１２の送信部２３１へ送信ベースバンド信号として出力する。信号処理部１２２は、送受信監視部３６２を含む。

【0039】

送受信監視部３６２は、トランシーバ集積回路１１２の送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を監視する。そして、送受信監視部３６２は、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路１１２に電源電流を供給する電源をリセットする。

【0040】

送受信監視部３６２は、例えば、送信データを変調して、トランシーバ集積回路１１２の送信部２３１に送信ベースバンド信号として出力する。そして、送受信監視部３６２は、モニタ受信ベースバンド信号を入力して、モニタ受信データとして復調し、送信データとモニタ受信データを比較することによって、送信におけるシングルイベント効果の発生を監視する。即ち、送受信監視部３６２は、送信データとモニタ受信データが一致しない場合に、送信におけるシングルイベント効果が発生したと判断する。

【0041】

送受信監視部３６２は、更に、受信ベースバンド信号を入力して受信データとして復調してもよい。そして、送受信監視部３６２は、復調した受信データにおけるフレーム同期を監視することによって、受信におけるシングルイベント効果の発生を監視する。即ち、送受信監視部３６２は、受信データにおけるフレーム同期が失われた場合に、受信におけるシングルイベント効果が発生したと判断する。送受信監視部３６２は、通常、復調した受信データを外部に出力する。

【0042】

本変形例には、特に、トランシーバ集積回路１１２の送信部２３１におけるシングルイベント効果の発生に対応できるという効果がある。又、本変形例には、送受信監視部３６２が復調した受信データにおけるフレーム同期を監視する場合には、特に、トランシーバ集積回路１１２の受信部２２１におけるシングルイベント効果の発生に対応できるという効果がある。
（第２変形例）
本実施形態における第１変形例を基本とする第２変形例について説明する。

【0043】

本変形例におけるトランスポンダ１０２について、図２を再び参照して説明する。尚、図２では、トランシーバ集積回路１１２の全体を制御するマイクロプロセッサ（不図示）を、マイクロプロセッサ内部にあって演算や実行状態の保持に用いられるレジスタ２１０によって模式的に表現している。

【0044】

本変形例におけるトランスポンダ１０２は、第１変形例の構成に加えて、トランシーバ集積回路１１２がレジスタ２１０を更に含み、信号処理部１２２がレジスタ監視部３６３を更に含む。

【0045】

レジスタ２１０は、トランシーバ集積回路１１２の全体（受信部２２１、２２２、及び送信部２３１を含む）を制御するマイクロプロセッサ（不図示）内部にあって演算や実行状態の保持に用いられる。
レジスタ監視部３６３は、シングルイベント効果に耐性を有する。レジスタ監視部３６３は、トランシーバ集積回路１１２のレジスタ２１０におけるレジスタ値を記憶する。そして、レジスタ監視部３６３は、送受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した送受信監視部３６２による指示に従って、記憶したレジスタ値をレジスタ２１０にリロードする。即ち、送受信監視部３６２は、送受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、トランシーバ集積回路１１０に電源電流を供給する電源をリセットする前に、レジスタ値のリロードによるシングルイベント効果からの回復を試みる。

【0046】

送受信監視部３６２は、送信又は受信におけるシングルイベント効果の発生を検知した場合に、電源をリセットする前に、レジスタ監視部３６３に記憶されたレジスタ値をレジスタ２１０にリロードさせることによって送信又は受信におけるシングルイベント効果からの回復を試みる。

【0047】

本変形例には、上述した第１変形例における効果に加えて、電源をリセットせずに、レジスタ監視部３６３に記憶されたレジスタ値をレジスタ２１０にリロードさせることによって送信又は受信におけるシングルイベント効果から回復する可能性があるという効果がある。

【0048】

本変形例は、本実施形態と組み合わせて実施されてもよい。
（第３変形例）
本実施形態における第２変形例を基本とする第３変形例について説明する。

【0049】

本変形例におけるトランスポンダ１０２について、図２を再び参照して説明する。

【0050】

本変形例におけるトランスポンダ１０２では、第２変形例の構成に加えて、レジスタ監視部３６３がレジスタ２１０におけるシングルイベント効果の発生を監視する。即ち、本変形例では、送受信におけるシングルイベント効果の監視に加えて、レジスタ２１０におけるシングルイベント効果の発生も監視される。

【0051】

レジスタ監視部３６３は、レジスタ２１０のレジスタ値が、トランシーバ集積回路１１２のプロセッサによって書き換えられていないタイミングにおいて、記憶されたレジスタ値と異なる場合に、レジスタ２１０におけるシングルイベント効果が発生したものとみなす。そして、レジスタ監視部３６３は、レジスタ２１０におけるシングルイベント効果の発生を監視し、レジスタ２１０におけるシングルイベント効果の発生が検知された場合に、記憶したレジスタ値をレジスタ２１０にリロードする。

【0052】

本変形例には、上述した第２変形例における効果に加えて、トランシーバ集積回路１１２のレジスタ２１０におけるシングルイベント効果の発生に対応できるという効果がある。

【0053】

本変形例は、本実施形態、又は、第１変形例と組み合わせて実施されてもよい。
（第４変形例）
本実施形態における第４変形例について説明する。

【0054】

本変形例におけるトランスポンダ１０２について、図２を再び参照して説明する。

【0055】

本変形例におけるトランスポンダ１０２は、本実施形態の構成に加えて、信号処理部１２２が電源電流監視部３６４を更に含む。

【0056】

電源電流監視部３６４は、シングルイベント効果に耐性を有する。電源電流監視部３６４は、電源電流を監視し、電源電流に不連続な変動が発生した場合に、電源をリセットする。即ち、本変形例では、送受信におけるシングルイベント効果の監視に加えて、電源電流におけるシングルイベント効果の発生も監視される。

【0057】

本変形例には、上述した本実施形態における効果に加えて、シングルイベント効果の発生によって電源電流に不連続な変動が発生した場合に対応できるという効果がある。

【0058】

本変形例は、本実施形態、又は、上記第１変形例乃至第３変形例の何れかと組み合わせて実施されてもよい。
（第５変形例）
本実施形態における第４変形例を基本とする第５変形例について説明する。

【0059】

本変形例におけるトランスポンダ１０２について、図２を再び参照して説明する。

【0060】

本変形例における電源電流監視部３６４は、シングルイベント効果に耐性を有する。電源電流監視部３６４は、電源電流を監視し、電源電流に過電流が発生した場合に、電源をリセットする。

【0061】

本変形例には、上述した第４変形例における効果に加えて、シングルイベント効果の発生によって電源電流に過電流が発生した場合に対応できるという効果がある。

【0062】

本変形例は、本実施形態、又は、上記第１変形例乃至第３変形例の何れかと組み合わせて実施されてもよい。
（第２実施形態）
本発明の第１実施形態を基本とする、本発明の第２実施形態について説明する
本実施形態におけるトランスポンダは、シングルイベントの検出とシングルイベントからの復帰のための回路を含む。

【0063】

本実施形態における構成について説明する。

【0064】

図３は、本発明の第２実施形態におけるトランスポンダの構成の一例を示すブロック図である。本実施形態におけるトランスポンダ１０５は、衛星やロケット等に搭載可能である。トランスポンダ１０５は、トランシーバＩＣ１１２と、信号処理部１２５と、電流センサ１３５と、ＯＮ／ＯＦＦ回路１４５と、ＲＦカップラ１５２と、周波数変換部１６５とを含む。

【0065】

トランシーバＩＣ１１２は、一般民生品のトランシーバＩＣである。トランシーバＩＣ１１２は、高度に集積化されたＩＣであり、多くのＲＦ部品を代替することができる。トランシーバＩＣ１１２は、レジスタ２１０と、受信部２２１、２２２と、送信部２３１とを含む。図３では、受信部２２１、２２２と、送信部２３１を、ＰＬＬに接続されたアンプ及び乗算器によって模式的に表現している。尚、ＰＬＬは、乗算器に乗算すべき周波数信号を出力する。ここで、ＰＬＬは、受信部２２１によって受信された搬送波の周波数及び位相に、出力する周波数信号の周波数及び位相を同期させる。又、図３では、トランシーバ集積回路１１２の全体（受信部２２１、２２２、及び送信部２３１を含む）を制御するマイクロプロセッサ（不図示）を、マイクロプロセッサ内部にあって演算や実行状態の保持に用いられるレジスタ２１０によって模式的に表現している。

【0066】

レジスタ２１０は、トランシーバＩＣ１１２の全体を制御するマイクロプロセッサ（不図示）内部にあって、演算や実行状態の保持に用いられる。

【0067】

受信部２２１は、外部から周波数変換部１６５を経由して入力した受信信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号に変換された受信信号を復調部３２６へ出力する。

【0068】

信号処理部１２５は、シングルイベント耐性を有する、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣ等のＩＣを用いて構成される。信号処理部１２５は、レジスタ監視部３１５と、復調部３２６、３２７と、変調部３３６と、比較部３４５と、フレーム同期部３５５と、制御部３６５とを含む。

【0069】

周波数変換部１６５は、受信したＲＦ信号を搬送波周波数から中間周波数に変換して、トランシーバＩＣ１１２の受信部２２１へ出力する。又、周波数変換部１６５は、送信すべきＩＦ（Intermediate Frequency）信号を中間周波数から搬送波周波数に変換して、外部へ出力する。

【0070】

電流センサ１３５は、トランシーバＩＣ１１２の電源電流をモニタする。電流センサ１３５は、ＳＥＬ検出のために使用される。

【0071】

ＯＮ／ＯＦＦ回路１４５は、トランシーバＩＣ１１２の電源電流をオフした後にオンする。ＯＮ／ＯＦＦ回路１４５は、ＳＥＦＩ及びＳＥＬからの回復のために使用される。

【0072】

ＲＦカップラ１５２は、送信すべきＩＦ信号の一部電力を分波し、トランシーバＩＣ１１２の受信部２２２（余剰受信チャンネル）へ出力する。この出力は、送信部２３１におけるＳＥＦＩの検出のために利用される。即ち、信号処理部１２５は、送信データと、ＲＦカップラ１５２によって折り返された送信データとが一致しなければ、送信部２３１においてＳＥＦＩが発生したものと判断する。

【0073】

復調部３２６は、受信部２２１から入力したベースバンド信号を復調し、復調した受信データをフレーム同期部３５５を経由して外部へ出力する。

【0074】

変調部３３６は、外部から入力した送信データを変調し、変調した送信データを送信部２３１へ出力する。

【0075】

送信部２３１は、変調部３３６から入力した変調した送信データを中間周波数に変換し、中間周波数に変換した送信信号を周波数変換部１６５へ出力する。

【0076】

フレーム同期部３５５は、受信部２２１におけるＳＥＦＩを検出するために、復調部３２６から受信データを入力し、フレーム同期が維持されているか否かを判定する。

【0077】

受信部２２２は、ＲＦカップラ１５２によって折り返された送信信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号に変換された折り返された送信信号を復調部３２７へ出力する。受信部２２２は、外部から周波数変換部１６５を経由して入力した受信信号のベースバンド信号への変換に使用されていない余剰受信チャンネルである。

【0078】

復調部３２７は、受信部２２２から入力したベースバンド信号を復調し、復調した受信データを比較部３４５へ出力する。

【0079】

比較部３４５は、送信データと、復調部３２７から入力された復調された受信データを比較し、比較結果を制御部３６５へ出力する。

【0080】

制御部３６５は、トランスポンダ１０５全体の制御を行う。

【0081】

レジスタ監視部３１５は、トランシーバＩＣ１１２のレジスタ２１０におけるＳＥＵの検出とＳＥＵからの復帰のために、常時、レジスタ２１０のレジスタ値を監視する。レジスタ監視部３１５は、レジスタ２１０のレジスタ値を保存すると共に、レジスタ２１０におけるＳＥＵが発生すると即座に保存したレジスタ値をレジスタ２１０にリロードする。

【0082】

本実施形態における動作について説明する。

【0083】

トランスポンダ１０５のトランスポンダとしての機能は、一般的なトランスポンダと同様であるので、概要について説明する。まず、受信時の動作について説明する。

【0084】

周波数変換部１６５は、受信したＲＦ信号をＩＦ信号に変換し、ＩＦ信号をトランシーバＩＣ１１２へ出力する。

【0085】

トランシーバＩＣ１１２は、入力したＩＦ信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号を信号処理部１２５へ出力する。

【0086】

信号処理部１２５は、入力したベースバンド信号を復調し、受信データを外部へ出力する。

【0087】

次に、送信時の動作について説明する。

【0088】

信号処理部１２５は、入力された送信データをベースバンド信号に変調し、ベースバンド信号をトランシーバＩＣ１１２へ出力する。

【0089】

トランシーバＩＣ１１２は、入力したベースバンド信号をＩＦ信号に変換して、ＩＦ信号を周波数変換部１６５へ出力する。

【0090】

周波数変換部１６５は、ＩＦ信号をＲＦ信号に変換し、ＲＦ信号を外部へ出力する。

【0091】

耐シングルイベント機能は、以下のように動作する。尚、シングルイベントの種類により動作が異なるため、シングルイベントの種類毎に動作を説明する。

【0092】

●ＳＥＦＩ：
トランスポンダ１０５は、送信部２３１におけるＳＥＦＩに対して以下のように動作する。

【0093】

まず、トランシーバＩＣ１１２の余剰受信チャンネルである受信部２２２は、送信データが変調されてＲＦカップラ１５２で折り返されたＩＦ信号を受信する。そして、受信部２２２は、受信したＩＦ信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号を復調部３２７へ出力する。復調部３２７は、受信したベースバンド信号を復調し、復調された受信データを比較部３４５へ出力する。比較部３４５は、送信データと受信データを比較し、比較結果を制御部３６５へ出力する。

【0094】

図４は、本発明の第２実施形態における送信部におけるＳＥＦＩ発生時の動作（リセット動作）を示すフローチャートである。

【0095】

制御部３６５は、受信データと送信データが一致するか否かを判断する（ステップＳ５１０）。

【0096】

トランシーバＩＣ１１２の送信部２３１が正常に動作していれば、受信データと送信データは一致し（ステップＳ５２０のＹｅｓ）、制御部３６５は、ステップＳ５１０の処理へ戻る。

【0097】

一方、送信部２３１においてＳＥＦＩが発生すれば、受信データと送信データは一致しない（ステップＳ５２０のＮｏ）。受信データと送信データが一致しない場合（ステップＳ５２０のＮｏ）には、制御部３６５は、ＳＥＦＩが発生したと判断し、リセット動作を行う。

【0098】

リセット動作では、まず、トランシーバＩＣ１１２を制御しているレジスタ２１０をリフレッシュする（ステップＳ５３０）。

【0099】

次に、制御部３６５は、受信データと送信データが一致するか否かを再度判断する（ステップＳ５４０）。

【0100】

それでもデータ比較結果が一致しない場合（ステップＳ５５０のＮｏ）には、制御部３６５は、ＯＮ／ＯＦＦ回路１４５によって、トランシーバＩＣ１１２の電源をオフした後にオンしてリセットする（ステップＳ５６０）。

【0101】

制御部３６５は、ステップＳ５１０の処理へ戻る。

【0102】

トランスポンダ１０５は、受信部２２２におけるＳＥＦＩに対して以下のように動作する。

【0103】

図５は、本発明の第２実施形態における受信部におけるＳＥＦＩ発生時の動作（リセット動作）を示すフローチャートである。

【0104】

制御部３６５は、フレーム同期ができているか否かを判断する（ステップＳ６１０）
トランシーバＩＣ１１２の受信部２２１が正常に動作していれば、フレーム同期が確認でき（ステップＳ６２０のＹｅｓ）、制御部３６５は、ステップＳ６１０の処理へ戻る。

【0105】

制御部３６５は、受信部２２１に変調されたＲＦ信号が入力されているにもかかわらず、フレーム同期部３５５がフレーム同期を確認できない場合（ステップＳ６２０のＮｏ）に、ＳＥＦＩが発生したと判断し、リセット動作を行う。

【0106】

リセット動作では、まず、トランシーバＩＣ１１２を制御しているレジスタ２１０をリフレッシュする（ステップＳ６３０）。

【0107】

次に、制御部３６５は、フレーム同期ができているか否かを再度判断する（ステップＳ６４０）。

【0108】

それでもフレーム同期が復帰しない場合（ステップＳ６５０のＮｏ）には、制御部３６５は、ＯＮ／ＯＦＦ回路１４５によって、トランシーバＩＣ１１２の電源をオフした後にオンしてリセットする（ステップＳ６６０）。

【0109】

制御部３６５は、ステップＳ６１０の処理へ戻る。

【0110】

●ＳＥＬ：
図６は、本発明の第２実施形態におけるＳＥＬ保護処理の動作を示すフローチャートである。

【0111】

制御部３６５は、電流センサ１３５によって、トランシーバＩＣ１１２の電源電流をモニタする（ステップＳ７１０）。

【0112】

次に、制御部３６５は、電源電流の異常（電源電流に過電流が流れたか、又は電源電流に不連続な変動があったか）の有無を判断する（ステップＳ７２０）。

【0113】

電源電流の異常が発生していない場合（ステップＳ７２０のＮｏ）、制御部３６５は、ステップＳ７１０の処理へ戻る。

【0114】

電源電流の異常が発生した場合（ステップＳ７２０のＹｅｓ）、制御部３６５は、ＯＮ／ＯＦＦ回路１４５によって、トランシーバＩＣ１１２の電源をオフした後にオンして電源をリセットし（ステップＳ７３０）、ステップＳ７１０の処理へ戻る。

【0115】

図７は、本発明の第２実施形態におけるＳＥＬ保護回路の動作の一例（ＳＥＬ発生とリセットの様子）を示すグラフである。図７において、横軸は時間を示し、縦軸は電源電流の大きさを示す。ここで、時刻ｔ１において電源電流の異常が発生し、時刻ｔ２において電源のリセットを行っている。又、時刻ｔ３において電源電流の異常が発生し、時刻ｔ４において電源のリセットを行っている。

【0116】

●ＳＥＵ：
図８は、本発明の第２実施形態におけるレジスタにおけるＳＥＵ発生時の動作を示すフローチャートである。

【0117】

制御部３６５は、レジスタ監視部３１５によって、常時、トランシーバＩＣ１１２のレジスタ２１０におけるエラー（ＳＥＵ）発生を監視する（ステップＳ８１０）。尚、レジスタ監視部３１５は、レジスタ２１０に入力されたレジスタ値を保存する。

【0118】

レジスタ２１０でエラーが発生していない（レジスタ２１０のレジスタ値が保存されたレジスタ値と一致する）と（ステップＳ８２０のＮｏ）、制御部３６５は、ステップＳ８１０の処理へ戻る。

【0119】

レジスタ２１０でエラーが発生する（レジスタ２１０のレジスタ値が保存されたレジスタ値と一致しない）と（ステップＳ８２０のＹｅｓ）、制御部３６５は、レジスタ監視部３１５によって、即座に保存されたレジスタ値をレジスタ２１０にリロードし（ステップＳ８３０）、ステップＳ８４１の処理へ戻る。

【0120】

制御部３６５は、上述したシングルイベントの種類毎の処理を並行して行うことによって、シングルイベントにより障害（ＳＥＦＩ、ＳＥＬ、及びＳＥＵ）が発生しても瞬時に復帰し、トランシーバＩＣ１１２にダメージを与えず、且つトランスポンダ１０５の動作停止を最小限に抑える。

【0121】

以上説明したように、本実施形態におけるトランスポンダ１０５では、ほとんどのＲＦ部品をシングルイベント耐性のない一般民生品のトランシーバＩＣ１１２で代替することができるという効果がある。

【0122】

又、本実施形態におけるトランスポンダ１０５では、トランシーバＩＣ１１２がレジスタ書き換えによりほとんどの変調方式及び復調方式に対応できるいわゆるＳＤＲ（Software Defined Radio）である場合には、トランシーバＩＣ１１２の再プログラム（変調方式の変更やビットレートの変更等）にも対応できるという効果がある。

【0123】

図９は、本発明の各実施形態における信号処理部を実現可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【0124】

信号処理部９０１は、記憶装置９０２と、ソフトウェア処理部９０３と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）装置９０８と、ハードウェア処理部９０９とを備え、これらが内部バス９０６によって接続されている。記憶装置９０２は、信号処理部９０１のソフトウェア処理部９０３の動作プログラムを格納する。ソフトウェア処理部９０３は、信号処理部９０１の全体を制御し、記憶装置９０２に格納された動作プログラムを実行し、Ｉ／Ｏ装置９０８によって信号処理部９０１のプログラムの実行やデータの送受信を行なう。ハードウェア処理部９０９は、ソフトウェア処理部９０３で行わない処理を行う。尚、上記の信号処理部９０１の内部構成は一例である。

【0125】

上述した本発明の各実施形態における信号処理部９０１は、専用の装置によって実現してもよいが、Ｉ／Ｏ装置９０８が外部との通信を実行するハードウェアの動作以外は、コンピュータ（ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やプロセッサ等）によっても実現可能である。この場合、係るコンピュータは、記憶装置９０２に格納されたソフトウェア・プログラムをソフトウェア処理部９０３に読み出し、読み出したソフトウェア・プログラムをソフトウェア処理部９０３において実行する。上述した各実施形態の場合、係るソフトウェア・プログラムには、上述したところの、図１、２、３に示した、信号処理部１２０、１２２、１２５の各部の機能を実現可能な記述がなされていればよい。但し、これらの各部には、適宜ハードウェアを含むことも想定される。そして、このような場合、係るソフトウェア・プログラム（コンピュータ・プログラム）は、本発明を構成すると捉えることができる。更に、係るソフトウェア・プログラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体も、本発明を構成すると捉えることができる。

【0126】

以上、本発明を、上述した各実施形態およびその変形例によって例示的に説明した。しかしながら、本発明の技術的範囲は、上述した各実施形態およびその変形例に記載した範囲に限定されない。当業者には、係る実施形態に対して多様な変更又は改良を加えることが可能であることは明らかである。そのような場合、係る変更又は改良を加えた新たな実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれ得る。そしてこのことは、特許請求の範囲に記載した事項から明らかである。

【産業上の利用可能性】

【0127】

本発明は、人工衛星、ロケット等に搭載されるか、又は、宇宙、原子力関連施設、高放射線領域等に設置されるトランスポンダに利用できる。又、本発明は、移動体に搭載されるトランスポンダ、又は、微細化したプロセスにて製造された半導体デバイスを含むトランスポンダに利用できる。

【符号の説明】

【0128】

１００、１０２、１０５ トランスポンダ
１１０、１１２ トランシーバ集積回路
１２０、１２２、１２５ 信号処理部
１５２ ＲＦカップラ
２１０ レジスタ
２２１、２２２ 受信部
２３１ 送信部
３６１、３６２ 送受信監視部
３６３ レジスタ監視部
３６４ 電源電流監視部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】