成果報告書詳細
管理番号20100000001281
タイトル平成20年度-平成21年度成果報告書 SBIR技術革新事業/Xバンド高速伝送用アンテナの研究開発
公開日2010/9/9
報告書年度2008 - 2009
委託先名多摩川精機株式会社 国立大学法人信州大学
プロジェクト番号P08015
部署名研究開発推進部
和文要約衛星運用におけるリスク回避のため、2008年6月に宇宙基本法が改正され、衛星の多目的利用が可能になると同時に、世界的に小型衛星開発の気運が広がりを見せている。このような情勢の中で、小型かつ高速なデータ伝送系は今後の画像等の大量データ伝送には必須の技術であり、特に小型の衛星においては、これまで使用されてきた大型の通信系を衛星に搭載するのは厳しくなる方向である。本研究開発では、小型衛星用に搭載可能な小型ジンバル機構を設計し、アンテナを搭載することで高速なデータ伝送系を提供することを目的とする。 衛星用のアンテナ機構部を設計するにあたり、海外メーカーと競合することになる機種をターゲットとし、小型・軽量・低コスト・短納期を目標に掲げた。目標を達成するために、中空タイプのアクチュエータ並びにロータリージョイント機構を採用した。既に多くの衛星に通信用アンテナを目標位置に指向するためのジンバル機能を有するアンテナポインティングメカニズムAPM(Antenna Pointing Mechanism)が実用化されている。我が国の衛星においても米国Moog社のX-Yジンバル装置が、ADEOS「みどり」、COMETS「かけはし」、MUSES-B「はるか」等に採用されている。一方国産装置としてOICETS「きらり」にAZ/ELタイプのジンバルが開発された。今後、衛星は小型化しつつも、機能的には従来の大型衛星と同等の性能を有するため、通信系においても高速のデータ伝送は欠かせない。2008年9月に打上げられた米国の商用衛星GeoEye-1は、質量約2トンの大型衛星で、地上分解能がIKONOSよりも更に優れた0.41mであり、そのためのデータ伝送は約700Mbpsといわれている。他方、2006年4月に打上げられたイスラエルのEROS-Bは衛星質量350kgの小型衛星であるが、0.7mの地上分解能を有し、Xバンドデータ伝送で約300Mbps、またEROS-Cでは455Mbpsとより高速化されている。このような情勢下で、Xバンドによるデータ伝送の上限に近い800Mbpsの高速伝送能力を持つ小型衛星の開発が急務となっている。 今回、高速データ伝送を実現するための小型・軽量のAPMの研究・開発を実施したので、研究内容及びその成果について報告する。
英文要約We have been aiming at domestic development of the X-Y gimbals equipment which is the actuator in particular. When developing that, we thought the following 4 items were important. 1) Weight saving 2) Cost reduction 3) Quick delivery system 4) Moving function To achieve a weight saving, the consideration which changes the titanium alloy to aluminum material was done. An actuator of the hollow type has been developed. The structure connected to the hollow by a rotary joint through wiring material was considered. To achieve cost reduction, it was changed to aluminum material low from expensive titanium material. And the structure was miniaturized and the consideration which restrains the material cost was done. It's after that, a rotary joint is very expensive by a design studies, and it can't be used by this development, and impact has occurred to weight saving. We designed so that a part might become light, and made an effort so that it might become as light as possible. Finally, the mass had been the result which goes over the target value, but it was the result which can meet a target by a cost side. Subsequently, a drive system of antenna driving mechanism and the necessary torque were calculated and an actuator was designed. After manufacturing an experimental production motor and estimating, we decided about the actuator specification for productions. Inside the actuator, the mechanism to do the starting point search was incorporated to meet angular accuracy, and a structure design and a substrate design were put into effect. Actually, driver for drive and software was designed and the precision value of the starting point was put into effect. Equipment for performance testing to estimate angular accuracy of antenna driving mechanism has been developed. That's an angle detector which consists of 3 accelerometers. The angle of the antenna face and the base face is subtracted and the angle is calculated. Finally, thermal vacuum test, a vibration test and transmission test were put into effect in antenna driving mechanism and performance verification was performed. There were also no big problems, and the result which can be met could get basic performance, but the future's problem has been also seen in the test. As for the thermal vacuum test, the test outcome and the analytical result were a little different. We aim at improvement of the precision of the analysis, and we aim to apply to other application. Because there is a problem with a vibration test jig about a vibration test, and a resonance point goes out by a low frequency band, reconsideration of a vibration test jig is needed.
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