特許 7179197 宇宙航行体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-17

(45)【発行日】2022-11-28

(54)【発明の名称】宇宙航行体

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/66 20060101AFI20221118BHJP

   B64G 1/22 20060101ALI20221118BHJP

【ＦＩ】

B64G1/66 C

B64G1/22 300

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021554436

(86)(22)【出願日】2019-11-05

(86)【国際出願番号】 JP2019043256

(87)【国際公開番号】W WO2021090361

(87)【国際公開日】2021-05-14

【審査請求日】2022-10-13

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506097081

【氏名又は名称】株式会社ＱＰＳ研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100114188

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100143823

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 英彦

(74)【代理人】

【識別番号】100127812

【弁理士】

【氏名又は名称】城山 康文

(72)【発明者】

【氏名】大西 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】八坂 哲雄

(72)【発明者】

【氏名】久能 和夫

(72)【発明者】

【氏名】上津原 正彦

(72)【発明者】

【氏名】古賀 洋平

【審査官】長谷井 雅昭

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－０８２９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭４９－０３４３５６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０２－１７６４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０５０５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２７０６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－１４９５００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１６／０７９９４５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｇ １／６６

Ｂ６４Ｇ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に電子機器を収容するための収容空間を有する本体と、
所定の周波数帯域の周波数を含む電波を出力するように構成された発振器と、
宇宙空間に暴露されるように前記本体の外装に配置され、前記発振器によって出力された前記電波の電力を増幅するように構成された増幅器と、
前記本体の外装に配置され、前記増幅器によって増幅された電力で前記電波を外部に放射するためのアンテナと、
を含み、
前記増幅器及び前記アンテナが、前記本体の同一面側において該アンテナの中心軸に沿って並ぶように固定される、宇宙航行体。

【請求項2】

前記所定の周波数帯域はマイクロ波帯域である、請求項１に記載の宇宙航行体。

【請求項3】

前記所定の周波数帯域は８ＧＨｚ～１２ＧＨｚ帯域である、請求項１又は請求項２に記載の宇宙航行体。

【請求項4】

前記増幅器は５００Ｗ～５，０００Ｗの電力になるように前記電波の電力を増幅する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の宇宙航行体。

【請求項5】

前記アンテナは、前記アンテナから放射され観測対象物に反射された電波を受信するように構成された、請求項１から請求項４のいずれかに記載の宇宙航行体。

【請求項6】

前記増幅器は複数の増幅器を組み合わせて構成され、
前記宇宙航行体は、前記複数の増幅器から出力された電波を合成する合成器をさらに含む請求項１から請求項５のいずれかに記載の宇宙航行体。

【請求項7】

前記本体は多面体状に形成され、
前記アンテナは、前記本体を形成する少なくとも一面に配置され、
前記増幅器は、前記アンテナが配置される前記一面に配置される、請求項１から請求項６のいずれかに記載の宇宙航行体。

【請求項8】

前記アンテナは、前記増幅器によって増幅された電力で前記電波を放射するための輻射器と、前記外部に前記電波を放射する主リフレクタと、前記輻射器から放射された前記電波を前記主リフレクタに向けて反射させる副リフレクタと、を含み、
前記増幅器は、前記輻射器と前記副リフレクタとを結ぶ線上に配置される、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の宇宙航行体。

【請求項9】

前記本体において前記副リフレクタ側の面に配置され、断面が円形状、楕円形状又は多角形状に形成され、前記主リフレクタを構成するリブを接続するように構成されたハブと、を含み、
前記増幅器は、前記ハブの略中心に位置するように配置される、
請求項８に記載の宇宙航行体。

【請求項10】

前記増幅器は少なくとも一部が銀蒸着テフロン、アルミ蒸着テフロン、インジウム酸化物、インジウム鈴酸化物、白色塗料、黒色塗料コート又はそれらの組み合わせで被覆される、請求項１から請求項９のいずれかに記載の宇宙航行体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、所定の周波数帯域の周波数を含む電波を外部に放射することができる宇宙航行体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、人工衛星等の宇宙航行体において、電波が外部に放射され、地上局との通信やデータ観測の用途に用いられてきた。特許文献１は、生成されたマイクロ波信号が入力するアンテナホーンと、地上へ放射するアンテナとを備える衛星搭載用マイクロ波送信装置を含む衛星が記載されている。このような衛星においては、高出力電力を実現するために、アンテナホーンに入力する前に生成されたマイクロは信号を増幅するための高出力電力増幅器が用いられてきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－２０７９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで、上記のような技術を踏まえ、本開示では、様々な実施形態により、より効果的な増幅器の配置をした宇宙航行体を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によれば、「内部に電子機器を収容するための収容空間を有する本体と、所定の周波数帯域の周波数を含む電波を出力するように構成された発振器と、宇宙空間に暴露されるように前記本体の外装に配置され、前記発振器によって出力された前記電波の電力を増幅するように構成された増幅器と、前記本体の外装に配置され、前記増幅器によって増幅された電力で前記電波を外部に放射するためのアンテナと、を含む宇宙航行体。」が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示の様々な実施形態によれば、より効果的な増幅器の配置をした宇宙航行体を提供することができる。

【0007】

なお、上記効果は説明の便宜のための例示的なものであるにすぎず、限定的なものではない。上記効果に加えて、または上記効果に代えて、本開示中に記載されたいかなる効果や当業者であれば明らかな効果を奏することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成の概要を示す図である。

【図2】図２は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、本開示の第１実施形態に係る送信器１１０の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成の概要を示す側面図である。

【図5】図５は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成の概要を示す上面図である。

【図6】図６は、本開示の第１実施形態に係る増幅器１１２の構成の概要を示す側面図である。

【図7】図７は、本開示の第１実施形態に係る増幅器１１２の構成の概要を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

添付図面を参照して本開示の様々な実施形態を説明する。なお、図面における共通する構成要素には同一の参照符号が付されている。

【0010】

＜第１実施形態＞
１．宇宙航行体１の構成
図１は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成の概要を示す図である。図１によると、宇宙航行体１は、宇宙空間において宇宙航行体１そのものの航行の制御や宇宙航行体１の動作や姿勢の制御を行う制御ユニットなどの機器が搭載された本体３００と、宇宙空間において制御ユニットや通信ユニット１００を含む様々な構成要素を駆動するための電力を供給する電源ユニット２００と、宇宙航行体１と地上や他の宇宙航行体などが存在する外部の宇宙空間に向けて電波を放射するとともに、宇宙空間から電波を受信するための通信ユニット１００とを含む。

【0011】

本実施形態においては、宇宙航行体１は、一例としてはＳＡＲ（合成開口レーダー）を搭載するための小型ＳＡＲ衛星として利用することができる。このような小型ＳＡＲ衛星は、マイクロ波、ミリ波、又はサブミリ波帯域の電波を観測対象物に放射し、その観測対象物からの反射波を受信することで、観測対象物の観測・分析等を行うために用いることが可能である。ここで、観測対象物からの反射波を受信するＳＡＲレーダーでは、高出力の電力が要求されるため電力の増幅器を搭載する必要がある。この増幅器は、高出力の電力を生成するがために非常に重大な熱源となりうる。したがって、特に、小型ＳＡＲ衛星として宇宙航行体１を利用する場合には、増幅器からの熱をいかに効率よく放熱するかが非常に重要である。他方、小型ＳＡＲ衛星においては、増幅器を含む電子部品を限られた収納スペースに配置する必要があるため、放熱効果を考慮したうえで効率よく電子部品を配置することがさらに重要である。

【0012】

なお、以下においては、図１に示す宇宙航行体１を小型ＳＡＲ衛星として利用する場合について説明する。しかし、本実施形態は、小型ＳＡＲ衛星として利用する場合に限らず、他の用途、他の形態（大型衛星）などにも適用可能である。

【0013】

本体３００は、内部に様々な電子機器や機構部品を収納するための収容空間（図示しない）を備える。本体３００は、一例としては、上面視で六角形形状を有する八面体によって形成され、収容空間をその内部に構成するために、中空状に形成される。ただし、その形状は、その内部に収容空間を形成可能でさえあればよく、他の多面体及び球体などのいずれの形状であってもよい。なお、以下においては、上面視で六角形形状を有する八面体状に本体３００が形成される場合について説明する。

【0014】

本体３００の内部に形成された収容空間には、コンピュータ３０１、センサ３３０、アクチュエータ３４０、電源制御回路２０１、バッテリ２２０、通信制御回路１７０等の様々な電子部品やそれらを電気的に連結するための配線類が収容される。

【0015】

電源ユニット２００としては、本実施形態においては、ソーラーパネル２３０を含む。当該ソーラーパネル２３０は、一例としては本体３００の外面を被覆するように、本体３００の壁面に配置される。このように配置することで、本体３００の壁面を有効活用することが可能となる。

【0016】

通信ユニット１００は、送信器１１０に加えて、輻射器１２０と、輻射器１２０に対して所定の角度をもって対向するように配置され、輻射器１２０から放射される電波を主リフレクタ１３２に反射するための副リフレクタ（副反射鏡）１３１と、副リフレクタ１３１の鏡面に対向するように配置され、副リフレクタ１３１により反射された電波をさらに反射して外部へ電波を放射する主反射鏡である主リフレクタ１３２と、副リフレクタ１３１を支持するための支持ロッド１３５と、を含む。

【0017】

主リフレクタ１３２は、ハブ１３９、複数のリブ１３６、面状体１３７等を含む。主リフレクタ１３２は、上記のとおり主反射鏡として機能するために、その反射面がパラボラ（放物）形状に形成されている。

【0018】

ハブ１３９は、主リフレクタ１３２の中心部のアンテナ軸Ｘ（ハブ１３９の中心軸Ｘともいう）上であって、本体３００の副リフレクタ１３１が配置される側に設けられる。ハブ１３９は、一例としては、プラスチック等の誘電体や、チタン、ステンレス等の金属により略円柱状に形成される。ハブ１３９は、中心軸Ｘを中心とし、その外周面上に、複数のリブ１３６が所定の間隔で放射状に配設される。すなわち、ハブ１３９の断面形状（上記中心軸Ｘに沿う方向から見た場合の断面形状）は円形状をしているが、当該形状は楕円形状または多角形状のいずれに形成されてもよい。

【0019】

リブ１３６は、複数のリブを含む。各リブ１３６は、ハブ１３９を中心として所定の間隔で、ハブ１３９の外周に放射状に配設される。各リブ１３６の反射鏡面となる側の上面はパラボラ形状に形成される。そして、パラボラ形状に形成された上面上に面状体１３７が架設される。リブ１３６は、一例としては、ステンレスバネ鋼や、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の複合材料により形成されるバネ材であり、弾性を有する。

【0020】

なお、リブ１３６は、本実施形態においては、全部で２４本のリブにより構成されている。しかし、リブ１３６は、展開アンテナの展開時の面積、用いるリブの材質・強度等に応じて、偶数や奇数に関係なくその本数を変更することが可能である。また、本実施形態においては、リブ１３６は所定の間隔で配設したが、当該間隔は、すべてのリブ１３６において一定の間隔としてもよいし、一部のみ間隔を密にしてもよいし、非規則的であってもよい。

【0021】

リブ１３６とともに主リフレクタ１３２を構成する面状体１３７は、互いに隣接する一対のリブ１３６間に架設される。面状体１３７は、電波を反射可能な材料により、全体としてパラボラ形状になるように形成される。面状体１３７は、一例としては、モリブデン、金、又はそれらの組み合わせにより形成される金属の網状体（金属メッシュ）により形成される。本実施形態においては、面状体１３７は略三角形状の金属メッシュをリブ１３６の数に応じて用意し、各金属メッシュを縫合し、リブ１３６のパラボラ形状に形成された上面に架設される。

【0022】

副リフレクタ１３１は、主リフレクタ１３２に対向して配置され、その下面側（主リフレクタ１３２に対応する側）が、支持ロッド１３５によって支持される。副リフレクタ１３１は、支持ロッド１３５によって、その中心軸Ｘの線上に配置される輻射器１２０から所定距離だけ離隔して配置される。副リフレクタ１３１は、主リフレクタ１３２の面状体１３７と同様に、電波を反射可能な材料により、全体として主リフレクタ１３２の面に向かって二次曲面形状を有する。そして、副リフレクタ１３１は、輻射器１２０から輻射された電波を主リフレクタ１３２に向けて反射する。したがって、副リフレクタ１３１は、輻射器１２０及び主リフレクタ１３２から、所定の距離だけ離隔して配置される。

【0023】

支持ロッド１３５は、輻射器１２０及び主リフレクタ１３２から副リフレクタ１３１を所定距離だけ離して配置するために配置される。支持ロッド１３５は、一端が副リフレクタ１３１に他端がジョイント１３８に接続された第１支持ロッド１３３と、一端がジョイント１３８に接続され他端が本体に接続された第２支持ロッド１３４とを含む。第１支持ロッド１３３及び第２支持ロッド１３４によって、第１支持ロッド１３３の一端に接続された副リフレクタ１３１を支持する。支持ロッド１３５は、副リフレクタ１３１を支持するために、１又は複数のロッドから構成される。図１の例においては、３対の支持ロッド１３５（１個は背面に被覆されており図示していない）が等間隔に配置されている。なお、図１の例では、第１支持ロッド１３３及び第２支持ロッド１３４が一対のペアとなるように説明した。しかし、これに限らず、第１支持ロッド１３３に対して第２支持ロッド１３４の本数を少なくしてもよいし、多くしてもよい。

【0024】

なお、本実施形態においては、宇宙航行体１として、主リフレクタ１３２がパラボラ形状に形成されたカセグレンアンテナを有する小型ＳＡＲ衛星の場合について説明する。しかし、これに限らず、グレゴリアンアンテナなどの他のパラボラアンテナや、平面アンテナを有するものであってもよい。

【0025】

図２は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成を示すブロック図である。宇宙航行体１は、図２に示す構成要素の全てを備える必要はなく、一部を省略した構成をとることも可能であるし、他の構成要素を加えることも可能である。例えば、宇宙航行体１は、複数の電源ユニット２００及び／又は複数の通信ユニット１００を搭載することも可能である。

【0026】

図２によると、宇宙航行体１は、メモリ３１０、プロセッサ３２０及びセンサ３３０を含む制御ユニットと、電源制御回路２１０、バッテリ２２０及びソーラーパネル２３０を含む電源ユニット２００と、通信制御回路１７０、送信器１１０、受信器１４０、輻射器１２０、反射器１３０を含む通信ユニット１００とを含む。これらの各構成要素は、制御ライン及びデータラインを介して互いに電気的に接続される。

【0027】

メモリ３１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ等から構成され、記憶部として機能する。メモリ３１０は、本実施形態に係る宇宙航行体１の様々な制御のための指示命令をプログラムとして記憶する。メモリ３１０は、一例として、カメラ（図示しない）で撮像された宇宙航行体１の外部の画像、通信ユニット１００をレーダーとして用いて得られた観測値、地上局から通信ユニット１００を介して受信した情報又は地上局へ通信ユニット１００を介して送信する情報、宇宙航行体１の姿勢・進行制御のために必要なセンサ３３０等の検出情報などが適宜記憶される。

【0028】

プロセッサ３２０は、メモリ３１０に記憶されたプログラムに基づいて宇宙航行体１の制御を行う制御部として機能する。具体的には、メモリ３１０に記憶されたプログラムに基づいて、電源ユニット２００、通信ユニット１００、センサ３３０等の制御を行う。一例としては、通信ユニット１００を介して地上局や他の宇宙航行体に送信するための情報の生成、通信ユニット１００をレーダーとして用いて観測対象に電波を放射しその反射波を受信することによって行う観測に係る制御などを行う。

【0029】

センサ３３０は、一例として、宇宙航行体１の進行や姿勢の制御に必要なジャイロセンサ、加速度センサ、位置センサ、速度センサ、恒星センサ等、宇宙航行体１の外部環境を観測するための温度センサ、照度センサ、赤外線センサ等、宇宙航行体１の内部環境を計測するための温度センサ、照度センサ等を含みうる。検出された情報・データは適宜メモリ３１０に記憶され、プロセッサ３２０による制御に用いられたり、通信ユニット１００を介して地上の基地に送信される。

【0030】

アクチュエータ３４０は、一例として、磁気トルカ、リアクションホイール、ＣＭＧ（コントロール・モーメント・ジャイロ）等を含みうる。アクチュエータ３４０は、プロセッサ３２０からの指示命令を受けて、宇宙航行体１の姿勢制御するためのトルクや推力を得るために利用され、推進部として機能する。

【0031】

電源ユニット２００は、電源制御回路２１０、バッテリ２２０、及びソーラーパネル２３０を含み、電源部として機能する。電源制御回路２１０は、バッテリ２２０に接続されバッテリ２２０からの電力の充放電を制御する。バッテリ２２０は、電源制御回路２１０からの制御を受けて、ソーラーパネル２３０で生成された電力を充電するとともに、本体３００内のコンピュータ３０１、通信ユニット１００等の各駆動系に対して供給する電力を蓄積する。

【0032】

通信ユニット１００は、通信制御回路１７０、送信器１１０、受信器１４０、輻射器１２０及び反射器１３０を含み、通信部として機能する。通信制御回路１７０は、接続された輻射器１２０を介して、地上局や他の宇宙航行体に対して情報を送受信するために、情報・信号の符号化・復号化などの処理を行う。送信器１１０は、発振器や増幅器等を含み、発振器で生成された所定の周波数帯域の周波数を有する電波を増幅器で増幅する。増幅された電波は、輻射器１２０を介して反射器１３０の反射面に放射される。本実施形態においては、観測対象に電波を放射してその反射波を用いて観測するために通信ユニット１００は用いられる。したがって、輻射器１２０から放射された電波は反射器１３０を構成する副リフレクタ１３１で一旦反射され、主リフレクタ１３２によって外部へ放射される。一方、外部から受信した反射波は、逆の経路を通じて受信器１４０で受信される。

【0033】

本実施形態においては、通信ユニット１００として、一対の副リフレクタ１３１及び主リフレクタ１３２を有するもののみを記載する。当該通信ユニット１００は、８ＧＨｚ以下の周波数帯域、８ＧＨｚ～１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）、１２ＧＨｚ～１８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）などのマイクロ波帯域、３０ＧＨｚ以上のミリ波帯域、３００ＧＨｚ以上のサブミリ波帯域など周波数を含むように、所望に応じて調整することが可能である。

【0034】

図３は、本開示の第１実施形態に係る送信器１１０の構成を示すブロック図である。具体的には、図３は、図２で示された送信器１１０の内部の構成を機能的に示す図である。図３によると、送信器１１０は、発振器１１１と、増幅器１１２と、合成器１１３と、ローパスフィルタ１１４とを含む。

【0035】

発振器１１１は、一例としては、図１において本体３００の内部に配置される。発振器１１１は、信号等を搬送するための電波となる高周波信号を出力する。本実施形態においては、発振器１１１は、８ＧＨｚ以下の周波数帯域、８ＧＨｚ～１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）、１２ＧＨｚ～１８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）などのマイクロ波帯域、３０ＧＨｚ以上のミリ波帯域、３００ＧＨｚ以上のサブミリ波帯域の周波数の少なくともいずれか、好ましくは８ＧＨｚ以下の周波数帯域、８ＧＨｚ～１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）、１２ＧＨｚ～１８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）などのマイクロ波帯域の周波数の少なくともいずれか、より好ましくは８ＧＨｚ～１２ＧＨｚ帯域（いわゆるＸバンド帯域）の周波数の少なくともいずれかを含む電波を出力する。

【0036】

増幅器１１２は、発振器１１１と電気的に接続され、発振器１１１から出力された電波の電力を増幅する。本実施形態においては、一例として、外部の観測対象に向けて電波を放射し、その観測対象に反射した反射波を受信することによって、観測対象のデータの観測を行う。したがって、非常に高い送信電力が必要とされる。本実施形態においては、増幅器１１２は、５００Ｗ～５，０００Ｗの電力、好ましくは７００Ｗ～２，５００Ｗ、さらに好ましくは１，０００Ｗ～１，５００Ｗの送信電力になるように増幅する。増幅器１１２は、その出力に応じて１又は複数の増幅器を組み合わせて構成することができる。その増幅器１１２の具体的な構成については後述する。なお、増幅器の出力はあくまで一例である。例えば、各範囲の上限及び下限は、現時点で必要とされる電力を規定しているにすぎず、その上限を超える出力であっても、下限を下回る出力であっても、当然に本実施形態に係る構成を適用することで、放熱効果等の所望の効果を得ることが可能である。

【0037】

合成器１１３は、複数の増幅器を組み合わせて増幅器１１２を構成した場合に、増幅器１１２に電気的に接続され、各増幅器から出力される電波を一つの搬送波に合成する。ローパスフィルタ１１４は、合成器１１３に電気的に接続され、合成器１１３から出力される電波から低周波成分のみを取り出して、これを除去するために用いられる。これは、例えば電波法などによってその使用が制限される周波数帯域の電波を除去するためである。ローパスフィルタ１１４を通過した電波は、図２に示す輻射器１２０に出力され、輻射器１２０を介して外部へ放射される。

【0038】

ここで、送信器１１０に含まれる増幅器１１２は、上記のとおり、高出力電力増幅器が用いられる。したがって、増幅器１１２は、動作することによって放熱し、周囲の電子機器に対して悪影響を及ぼす。さらに、増幅器１１２が高温になると、増幅器１１２を構成する素子そのものも故障等のリスクが高まる。そこで、本実施形態においては、増幅器１１２は、本体３００の外装部分に配置して、宇宙空間に暴露させる。このようにすることで、プロセッサ３２０等の本体３００の内部の収容空間に収容される他の電子機器から隔離でき、他の電子機器に対する悪影響を軽減することが可能となる。また、宇宙航行体１が衛星軌道上を周回しているような場合、宇宙空間に増幅器１１２を暴露することによって効率的に冷却することも可能となる。

【0039】

図４は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成の概要を示す側面図である。具体的には、図４は、増幅器１１２の配置位置を示すために、主リフレクタ１３２の一部の構成を省略した図である。また、図５は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成の概要を示す上面図である。具体的には、図５は、増幅器１１２の配置位置を示すために、副リフレクタ１３１の一部の構成を省略した図である。

【0040】

まず、図４によると、上面及び底面が六角形を有する八面体で構成された本体３００の上面に、略円柱状に形成され、主リフレクタ１３２を構成するリブ１３６がその外周に等間隔で放射状に配置されたハブ１３９が配置される。ハブ１３９は、中心軸Ｘに沿う方向から見た断面は、一例としては略円形状になっている。増幅器１１２は、円形状に形成されたハブ１３９の略中心位置であって、ハブ１３９が配置された本体３００と同じ面（つまり、上面）に配置される。したがって、増幅器１１２は、本体３００の内部の収容空間に収容されるのではなく、宇宙空間に暴露される面上に配置されることとなる。

【0041】

また、本実施形態においては、輻射器１２０は、当然この形態に限定するものではないが、一例としてホーン型輻射器によって構成されている。また、副リフレクタ１３１は、第１支持ロッド１３３、第２支持ロッド１３４及びジョイント１３８から構成される支持ロッド１３５によって、当該ホーン型の輻射器１２０から所定の間隔、離隔して配置されている。本実施形態では、輻射器１２０と副リフレクタ１３１とを結ぶ線上（すなわち、中心軸Ｘの線上）であって、輻射器１２０に近接する位置に、増幅器１１２を配置する。なお、増幅器１１２及び輻射器１２０の配置位置はあくまで一例であって、当然に中心軸Ｘの線上に配置されていなくてもよい。

【0042】

一般に、増幅器１１２で増幅された電波は、電気的に接続された様々な電子部品を介して、輻射器１２０に到達されるまで、同軸ケーブル及び／又は導波管等を介して電気的に搬送される。この搬送過程において、各電子部品の通過、及び同軸ケーブルの通過の際に電力の損失を受け、その送信効率が低下する。したがって、本実施形態のように、輻射器１２０と副リフレクタ１３１とを結ぶ線上（すなわち、中心軸Ｘの線上）であって、輻射器１２０に近接する位置に、増幅器１１２を配置することによって、同軸ケーブル及び／又は導波管等による配線距離を最小にし、その電力損失を軽減することが可能となる。

【0043】

次に、図５によると、ハブ１３９は、上面視で略円形状に形成され、六角形に形成された本体３００の上面に配置される。また、そのハブ１３９の中心は、中心軸Ｘを通るように配置される。ハブ１３９の外周面上には、主リフレクタ１３２を構成する複数のリブ１３６が等間隔に配置される。本実施形態においては、図５において図示していないものの、当該ハブ１３９の中心軸Ｘ上に副リフレクタ１３１の中心が位置するように、副リフレクタ１３１が配置される。したがって、副リフレクタ１３１に電波を放射する輻射器１２０も、ハブ１３９の中心軸上に配置される。

【0044】

また、本実施形態においては、増幅器１１２は、六角形に形成された本体３００の上面であって、輻射器１２０との配線距離を短くする目的で、輻射器１２０の直下に配置される。したがって、増幅器１１２は、ハブ１３９の略中心に位置するように配置される。

【0045】

２．増幅器の構成
図５は、本開示の第１実施形態に係る宇宙航行体１の構成の概要を示す上面図である。また、図６は、本開示の第１実施形態に係る増幅器１１２の構成の概要を示す側面図である。図５及び図６によると、増幅器１１２は、４個の増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄによって構成されている。図５及び図６の例においては、４個の増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄは、互いに直方体の側面を形成するように配置されている。そして、これら増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄは、それらを連結するように配置されるフレーム１１２－２によって支持される。すなわち、図５及び図６において図示しないが、増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄは、本体３００の上面に当該フレーム１１２－２を介して固定される。なお、図５及び図６の例では、４個の増幅器を直方体の側面を形成するように配置したが、使用する増幅器の数は１個であってもよいし、４個以外の複数であってもよい。所望の電力に応じて適宜調整することが可能である。

【0046】

図５及び図６の例において、増幅器１１２の少なくとも一部、具体的には宇宙空間に暴露される側の外面１１２－３ａ～１１２－３ｄは、より放熱効果を高めるために、銀蒸着テフロン、アルミ蒸着テフロン、インジウム酸化物、インジウム鈴酸化物、白色塗料、黒色塗料又はそれらの組み合わせ、好ましくは銀蒸着テフロン又はアルミ蒸着テフロンによって被覆される。なお、この被覆は、シート状に形成したコート材を張り付けたり、液状に形成されたコート剤を吹き付けたり、所望に応じていずれの方法で形成することができる。また、図５及び図６の例では宇宙空間に暴露される側の面のみ被覆したが、これに限らず、上面や内面を被覆するようにしてもよい。

【0047】

４個の増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄは、一端が各増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄに接続され、他端が合成器１１３に接続された同軸ケーブル及び／又は導波管（図示しない）によって、合成器１１３に接続される。そして、各増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄで電力増幅された電波は、合成器１１３によって合成される。ここで、図５及び図６の例では、直方体の側面を形成するように配置される各増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄの中心となる中心軸Ｘ上に、ホーン型の輻射器１２０が配置される。合成器１１３及び輻射器１２０は、各増幅器１１２－１ａ～１１２－１ｄとともに、フレーム１１２－２によって本体３００の上面側に配置される。

【0048】

また、本実施形態においては、輻射器１２０に隣接して、他の通信ユニット１８０もフレーム１１２－２に固定される。当該通信ユニット１８０は、ホーン型の輻射器を有し、一例としては、例えば宇宙航行体１から地上局へデータの送信に用いられる１２ＧＨｚ～１８ＧＨｚ帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）の周波数帯域（いわゆるＫｕバンド帯域）の通信に利用される。この場合、観測用で観測対象からの反射波を受信する必要がある通信ユニット１００とは異なり、地上局にまで電波が届けばよいため、通信ユニット１００ほど高出力の増幅器は必要とされない。したがって、通信ユニット１８０は、例えば低出力の増幅器のみを含む。

【0049】

以上、本実施形態においては、増幅器１１２を本体３００の宇宙空間に暴露される面に配置した。これによって、増幅器１１２によって発生する熱の放熱効果を高めるだけでなく、熱源となる増幅器１１２を他の電子機器から隔離することができるため、その悪影響を軽減することが可能となる。また、増幅器１１２からの放熱効果を高めることによって、増幅器１１２を構成する素子そのものも故障等のリスクも軽減することができる。さらに、特に小型ＳＡＲ衛星においては、本体３００の限られた収容空間を有効活用することが可能となる。

【0050】

＜他の実施形態＞
第１実施形態では、増幅器１１２を本体３００のアンテナ配置面側に配置するようにした。しかし、これに限らず、本体３００の他の面に配置することも可能である。例えば、本体３００の下面であって、宇宙空間に暴露される面上に配置することによって、第１実施形態と同様に増幅器１１２の放熱効果を高めることが可能となる。

【0051】

第１実施形態においては、主リフレクタ１３２に加えて副リフレクタ１３１を有するいわゆるカセグレン形式のアンテナを有する通信ユニット１００について説明した。しかし、当該通信ユニット１００に限らず、グレゴリアン形式の通信ユニットであってもよいし、リフレクタ１２１の前面から電波を放射するパラボラ形状を有する通信ユニットであってもよいし、平面アンテナを有する通信ユニットであってもよい。

【0052】

各実施形態で説明した各要素を適宜組み合わせるか、それらを置き換えて構成することも可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ 宇宙航行体
１００ 通信ユニット
２００ 電源ユニット
３００ 本体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】