JP2014017654A - Antenna device - Google Patents
Antenna device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014017654A JP2014017654A JP2012153590A JP2012153590A JP2014017654A JP 2014017654 A JP2014017654 A JP 2014017654A JP 2012153590 A JP2012153590 A JP 2012153590A JP 2012153590 A JP2012153590 A JP 2012153590A JP 2014017654 A JP2014017654 A JP 2014017654A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reception
- transmission
- filter
- antenna
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明の実施形態は、衛星搭載用のレーダや通信システム等に用いられるアンテナ装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an antenna device used in a satellite-mounted radar, a communication system, or the like.
レーダや通信システム等の信号受信機能を有したシステムにおける性能向上策として、システム雑音温度の低減による受信系の高感度化がある。システム雑音温度は、一般にアンテナからLNA(Low Noise Amplifier:低雑音増幅器)までの伝送損失とLNAにて生じる内部雑音が支配的となるため、アンテナからLNAまでの伝送線路や受信フィルタ等の受信回路、さらにはLNAを真空容器等の断熱用保温容器内に収容し、これらを超伝導状態となるまで冷却するための冷却手段を備えることにより、アンテナからLNAまでの給電損失をゼロに近づけ、LNAの内部雑音を低減し受信系の高感度化を図るアンテナ装置が考案されている。 As a measure for improving the performance of a system having a signal receiving function such as a radar or a communication system, there is a high sensitivity of a receiving system by reducing a system noise temperature. In general, the system noise temperature is dominated by transmission loss from the antenna to the LNA (Low Noise Amplifier) and internal noise generated by the LNA. Furthermore, the LNA is accommodated in a heat insulating container such as a vacuum container and provided with a cooling means for cooling them until they are in a superconducting state, thereby reducing the power supply loss from the antenna to the LNA close to zero. An antenna device has been devised that reduces the internal noise and increases the sensitivity of the receiving system.
ところで、アンテナからLNAまでの給電損失をゼロに近づけ、LNAの内部雑音を低減し受信系の高感度化を図るアンテナ装置では、受信フィルタ等の受信回路を超伝導状態にするために、必ず断熱容器及び冷却装置や冷凍機等の冷却手段が必要であった。これは、運用される周囲温度の高い地上や航空機搭載のアンテナ装置に限らず、宇宙空間で運用される衛星搭載用のアンテナ装置においても、同様に断熱容器及び冷却手段を備える場合は、質量の増加や器材の大型化、さらにはコストの上昇といった課題があり、真空かつ極低温状態の宇宙空間で使用する衛星搭載用器材ではこれらの課題の改善が望まれていた。 By the way, in an antenna device that reduces the power loss from the antenna to the LNA to zero, reduces the internal noise of the LNA, and enhances the sensitivity of the receiving system, it is necessary to make sure that the receiving circuit such as the receiving filter is in a superconducting state. Cooling means such as a container and a cooling device or a refrigerator was necessary. This is not limited to ground and aircraft mounted antenna devices that are operated at high ambient temperatures, but also in satellite mounted antenna devices that are operated in outer space. There are problems such as an increase, an increase in the size of equipment, and an increase in cost, and it has been desired to improve these problems for satellite-equipped equipment used in a space of vacuum and cryogenic temperature.
そこで、本実施形態は、上記の課題を鑑みてなされたもので、衛星搭載用のアンテナ装置において、受信回路に対する断熱容器及び冷却手段を必要とせず、受信系統の高感度化を実現することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present embodiment has been made in view of the above problems, and in a satellite-mounted antenna device, it is possible to achieve high sensitivity of a receiving system without requiring a heat insulating container and a cooling means for a receiving circuit. An object of the present invention is to provide an antenna device that can be used.
本実施形態によれば、アンテナ装置は、宇宙空間で運用される衛星搭載用のアンテナ装置において、送受信共用のアンテナ、受信フィルタ及び増幅器を具備する。受信フィルタは、前記アンテナで受信された信号から所定の周波数帯域成分を抽出して受信信号を得る。増幅器は、前記受信フィルタから出力される受信信号を低雑音増幅する。また、前記受信フィルタ及び受信フィルタと前記増幅器を接続する伝送線路は、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態となる超伝導素材で構成され、宇宙空間で極低温空間に配置される。 According to the present embodiment, the antenna device is a satellite-mounted antenna device operated in outer space, and includes an antenna for transmission and reception, a reception filter, and an amplifier. The reception filter extracts a predetermined frequency band component from the signal received by the antenna to obtain a reception signal. The amplifier amplifies the reception signal output from the reception filter with low noise. The reception filter and the transmission line connecting the reception filter and the amplifier are made of a superconducting material that is in a superconducting state in a cryogenic space in outer space, and is disposed in the cryogenic space in outer space.
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in subsequent figures, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described. In the following embodiments, the same description is omitted.
図1は、本実施形態に係るアンテナ装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the antenna device according to the present embodiment.
このアンテナ装置は、アンテナに対して、送信アンプ1、送信フィルタ2からなる送信系統と、送受信切換器3、受信フィルタ4、リミッタ5、LNA(低雑音増幅器)6からなる受信系統と、受信用排熱機構7とを備える。
This antenna apparatus is configured to transmit a transmission system including a transmission amplifier 1 and a
なお、本実施形態のアンテナ装置に用いるアンテナは、パラボラアンテナ等の反射鏡アンテナや線状アンテナ及び平面アンテナ等を用いたアレイアンテナ等、いずれのアンテナも適用可能である。 Note that any antenna such as a reflector antenna such as a parabolic antenna, an array antenna using a linear antenna, a planar antenna, or the like can be used as the antenna used in the antenna device of the present embodiment.
送信アンプ1は、外部装置から送信信号を入力し、この送信信号を所望の利得で電力増幅する。 The transmission amplifier 1 receives a transmission signal from an external device and amplifies the power of the transmission signal with a desired gain.
送信フィルタ2は、送信アンプ1により電力増幅した送信信号を入力し、この送信信号からハーモニクス等の不要波を抑圧して所望の送信周波数帯域成分を抽出する。
The
送受信切換器3は、送信系統と受信系統の切り換えを行うものであり、例えば、サーキュレータや同軸スイッチ等を用いる。また、送受信切換器3は、送信周波数と受信周波数が異なる場合、ダイプレクサでも良い。
The transmission /
受信フィルタ4は、送受信切換器3を介してアンテナから供給される受信信号を入力し、この受信信号から所定の周波数帯域成分を抽出する。この受信フィルタ4は、超伝導素材で構成される。
The
リミッタ5は、受信フィルタ4より出力される所望の受信信号を入力し、この受信信号の信号レベルを制限し、LNA6への過入力保護を行う。
The
LNA6は、受信フィルタ4から出力される受信信号を入力し、この受信信号を低雑音増幅する。
The LNA 6 receives the reception signal output from the
受信用排熱機構7は、受信フィルタ4、リミッタ5及びLNA6で生じる熱を排出する。
The reception
上記構成において、送信時、上位装置から入力される送信信号を送信アンプ1で電力増幅し、送信フィルタ2にてハーモニクス等の不要波成分を抑圧し、送受信切換器3を介してアンテナから空間へ送信信号を放射する。
In the above configuration, at the time of transmission, the transmission signal input from the host device is power amplified by the transmission amplifier 1, unnecessary wave components such as harmonics are suppressed by the
また受信時、アンテナにて受信された信号は、送受信切換器3を介して受信フィルタ4に入力し、受信フィルタ4にて不要波成分を抑圧し、リミッタ5で振幅制限し、LNA6にて低雑音増幅された後、受信信号として出力される。
At the time of reception, the signal received by the antenna is input to the
図1に示す受信フィルタ4、リミッタ5及びLNA6を接続する伝送線路及び受信フィルタ4は、超伝導素材で構成されており、これらを極低温状態とすることにより、伝送損失をゼロに近づけることができる。また、LNA6も極低温に冷却することにより、LNA6の内部雑音を低減することができる。
The transmission line and the
ここで、本実施形態のアンテナ装置は、極低温状態の宇宙空間で運用されることから、断熱容器を使用せずに受信フィルタ4、リミッタ5及びLNA6を配置し、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態として動作させる。これにより、断熱容器及び冷凍機を用いる必要がなくなる。
Here, since the antenna device of the present embodiment is operated in a cryogenic space, the
さらに、これら超伝導状態となる受信系統は、運用環境において太陽光が照射しない場所に配置することで、極低温を維持して超伝導状態を保って運用することができる。 Furthermore, these receiving systems that are in a superconducting state can be operated while maintaining the superconducting state while maintaining a cryogenic temperature by being placed in a place where sunlight is not irradiated in the operating environment.
超伝導素材には、水銀系銅酸化物等の高温超電導体の採用が有効であるが、これに限られるものではない。また、受信フィルタ4、リミッタ5及びLNA6の発熱を効率よく排熱することも重要となる。これには、受信用排熱機構7として、ラジエータ等による熱輻射や熱を電気信号に変換して排熱する熱電変換素子等を活用する。
Adopting a high-temperature superconductor such as mercury-based copper oxide is effective for the superconducting material, but is not limited thereto. It is also important to efficiently exhaust heat generated by the
上記送信フィルタ2と受信フィルタ4は、送受信切換器3とアンテナの間に配置して送受信フィルタとして兼用しても良い。また、リミッタ5は、受信フィルタ4の入力側に配置してもよい。
The
(変形例1)
図2は、本実施形態に係るアンテナ装置の変形例1の構成を示すブロック図である。
(Modification 1)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of Modification 1 of the antenna device according to the present embodiment.
図2に示すように、送信系統及び受信系統それぞれに送信アンテナ及び受信アンテナを備える。この場合、上記送信フィルタ1及び送信アンプ2からなる送信系統からの送信信号出力は、送受信切換器3を使用せず、送信アンテナへ出力する。また、受信アンテナからの受信信号出力は、受信フィルタ4、リミッタ5及びLNA6からなる受信系統に出力する。
As shown in FIG. 2, the transmission system and the reception system are each provided with a transmission antenna and a reception antenna. In this case, the transmission signal output from the transmission system composed of the transmission filter 1 and the
(変形例2)
図3は、本実施形態に係るアンテナ装置の変形例2の構成を示すブロック図である。
(Modification 2)
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of Modification Example 2 of the antenna device according to the present embodiment.
図3に示すように、送信アンプ1及び送信フィルタ2を接続する伝送線路及び送信フィルタ2を超伝導素材で構成し、さらに送信フィルタ2に送信用排熱機構8を設け、上記受信系統と同様に、宇宙空間における極低温空間にて超伝導状態とする。これにより、低損失、高利得及び高効率な送信系統を実現する。
As shown in FIG. 3, the transmission line connecting the transmission amplifier 1 and the
この送信系統の低損失、高利得化は、受信系統の高感度化と合わせて、更なる通信性能の向上または探知性能の向上を図ることができる。また、損失低減による高効率化によって消費電力の低減も可能となる。 This low loss and high gain of the transmission system can further improve the communication performance or the detection performance together with the high sensitivity of the reception system. In addition, power consumption can be reduced by increasing efficiency by reducing loss.
以上のように、上記実施形態におけるアンテナ装置は、断熱容器を使用せずに受信フィルタ4、リミッタ5及びLNA6を配置し、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態として動作させる。したがって、アンテナ装置は、衛星搭載用のアンテナ装置において、上記受信回路に対する断熱容器及び冷却手段を必要とせず、受信系統の高感度化を実現することができる。
As described above, the antenna device according to the above-described embodiment arranges the
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…送信アンプ、2…送信フィルタ、3…送受信切換器、4…受信フィルタ、5…リミッタ、6…低雑音増幅器(LNA)、7…受信用排熱機構、8…送信用排熱機構。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transmission amplifier, 2 ... Transmission filter, 3 ... Transmission / reception switching device, 4 ... Reception filter, 5 ... Limiter, 6 ... Low noise amplifier (LNA), 7 ... Reception heat exhaust mechanism, 8 ... Transmission heat exhaust mechanism
Claims (3)
送受信共用のアンテナと、
前記アンテナで受信された信号から所定の周波数帯域成分を抽出して受信信号を得る受信フィルタと、
前記受信フィルタから出力される受信信号を低雑音増幅する増幅器とを具備し、
前記受信フィルタ及び受信フィルタと前記増幅器を接続する伝送線路は、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態となる超伝導素材で構成され、宇宙空間で極低温空間に配置されることを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device for satellite installation operated in outer space,
An antenna for transmission and reception,
A reception filter that obtains a reception signal by extracting a predetermined frequency band component from the signal received by the antenna;
An amplifier for amplifying the reception signal output from the reception filter with low noise,
The reception filter and a transmission line connecting the reception filter and the amplifier are made of a superconducting material that is in a superconducting state in a cryogenic space in outer space, and are arranged in a cryogenic space in outer space. Antenna device.
前記受信フィルタ及び増幅器からなる受信系統に設けられ、前記受信フィルタ及び増幅器で生じる熱を排出する排熱機構と
を備えることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 A limiter that is provided on the input side of the amplifier, inputs a reception signal output from the reception filter, limits the signal level of the input reception signal, and performs over-input protection to the amplifier;
The antenna apparatus according to claim 1, further comprising: a heat exhaust mechanism that is provided in a reception system including the reception filter and the amplifier and exhausts heat generated by the reception filter and the amplifier.
前記送信アンプにより電力増幅した送信信号を入力し、入力した送信信号から所望の送信周波数帯域成分を抽出する送信フィルタとを具備し、
さらに、前記送信フィルタは、宇宙空間における極低温空間で超伝導状態となる超伝導素材で構成され、宇宙空間で極低温空間に配置されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 A transmission amplifier that inputs a transmission signal from an external device and amplifies the power of the input transmission signal with a desired gain;
A transmission filter that inputs a transmission signal amplified by the transmission amplifier and extracts a desired transmission frequency band component from the input transmission signal; and
The antenna device according to claim 1, wherein the transmission filter is made of a superconducting material that is in a superconducting state in a cryogenic space in outer space, and is arranged in the cryogenic space in outer space.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012153590A JP2014017654A (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012153590A JP2014017654A (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Antenna device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014017654A true JP2014017654A (en) | 2014-01-30 |
Family
ID=50111981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012153590A Pending JP2014017654A (en) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Antenna device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014017654A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116566414A (en) * | 2023-07-06 | 2023-08-08 | 成都中微达信科技有限公司 | Low-temperature low-noise signal receiving system for microwave transmission and use method |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04196605A (en) * | 1990-11-26 | 1992-07-16 | Nec Eng Ltd | Satellite mount superconducting cavity control oscillator |
JP2006136025A (en) * | 2000-08-30 | 2006-05-25 | Toshiba Corp | Radio transmitter-receiver |
-
2012
- 2012-07-09 JP JP2012153590A patent/JP2014017654A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04196605A (en) * | 1990-11-26 | 1992-07-16 | Nec Eng Ltd | Satellite mount superconducting cavity control oscillator |
JP2006136025A (en) * | 2000-08-30 | 2006-05-25 | Toshiba Corp | Radio transmitter-receiver |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116566414A (en) * | 2023-07-06 | 2023-08-08 | 成都中微达信科技有限公司 | Low-temperature low-noise signal receiving system for microwave transmission and use method |
CN116566414B (en) * | 2023-07-06 | 2023-09-22 | 成都中微达信科技有限公司 | Low-temperature low-noise signal receiving system for microwave transmission and use method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chaloun et al. | Wide‐angle scanning active transmit/receive reflectarray | |
US9917659B2 (en) | Efficient transmit and receive switches | |
Huang et al. | 62–92 GHz low‐noise transformer‐coupled LNA in 90‐nm CMOS | |
JP2014017654A (en) | Antenna device | |
JP2013090263A (en) | Reception circuit for phased array radar and transmission/reception module for phased array radar | |
Wang et al. | The amplitude calibration of radio astronomy millimeter wave receiver | |
JP6071747B2 (en) | Antenna transmission / reception module and transmission / reception switch | |
JP2013183432A (en) | Phased array seeker and method for transmitting/receiving high frequency signal of phased array seeker | |
US9391661B2 (en) | Higher efficiency carbon nanotube antenna | |
JP2010161575A (en) | Transceiver | |
CN113131953B (en) | Terahertz security check equipment and radio frequency system and temperature control device thereof | |
JP5925622B2 (en) | Antenna device | |
CN109728575B (en) | Airborne antenna lightning protection circuit system | |
KR102300989B1 (en) | Output power measurement method of high power amplifier module | |
Lim et al. | Design and fabrication of X-band GaN TRM for a radar | |
Gallagher | InP-A promising material for EHF semiconductors | |
Kim et al. | Transmitter design for earth station terminal operating with military geostationary satellites on Ka-band | |
Lecocq | Experimental demonstrations of nonreciprocal microwave amplification | |
JP5921337B2 (en) | Receiving antenna device | |
Nagai et al. | Transmission and reception properties of non-reciprocal antennas | |
Chen et al. | Catalyzing satellite communication: A 20W Ku-Band RF front-end power amplifier design and deployment | |
Chae et al. | Combined Active/Passvie Ka-band sensor for Microwave Remote Sensing | |
Yamanaka et al. | Recent Activities of Japanese Microwave Industry | |
JP2015065580A (en) | Power amplifier and transmission-reception shared antenna device using the same | |
Gulzar Khawaja et al. | Effect of Passive Reflectors for Enhancing Coverage of 28 GHz mmWave Systems in an Outdoor Setting |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131219 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20131226 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140109 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150415 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160217 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160223 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160830 |