JP7207821B2 - 高周波機器を備えた人工衛星及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、小型軽量化及び低コスト化を共に実現できる高周波機器を備えた人工衛星及びその製造方法に関する。

人工衛星には、導波管構成素子を有する通信用の高周波機器が搭載されている。
例えば、特許文献１に示される地球観測衛星は、太陽電池を備えた円筒形の外皮により覆われた本体を有している。この本体には、「北」側横方向面上に配置された放射器及びラジアルインプットバッフルを備えた赤外線光学観測システム、同じく「北」側横方向面から突出する遠隔通信及び映像送信アンテナセット、及び「南」に向かって放出する軸方向に配置された遠地点推進システムをさらに有している。
そして、このような人工衛星に搭載される映像送信アンテナセット又は遠地点推進システムといった高周波機器には、導波管構成素子が独立した部品として設置される。

一方、導波管構成部品に関しては特許文献２に示される技術が提供されている。
特許文献２に記載の導波管構成部品では、上筐体と下筐体の組み合わせで筐体が構成されており、下筐体にシャーシが取り付けられる。下筐体には、凹部が形成されており、該凹部がシャーシによって塞がれることにより、３つに分岐した方形導波管が形成されている。

特許第３１２２１４７号公報 特開平０８－３１６７０５号公報

ところで、特許文献１に示される地球観測衛星では、導波管構成素子を別途、独立して取り付ける構造であるので、導波管構成素子のインターフェイスに大きなフランジを必要とする。また、このインターフェイス用のフランジは、人工衛星の打ち上げ等の際の大きな重力に耐える十分な強度が必要とされるから、その外形及び質量が共に大きくなることが避けられない。そして、このように外形及び質量の大きな部品は、機器自体の生産コスト増大のみならず、ペイロードの増加による打ち上げコストの増大をまねくという問題がある。

また、特許文献２には導波管構成部品が示されるものの、前述の小型化、軽量化を考慮した、人工衛星に適用する場合に必要な具体的な構造や設置位置を開示するものではなく、実際に人工衛星に搭載し得るものではない。
このため、特許文献１に示される人工衛星が大型化するとの問題は未だ解決されておらず、新たな技術提供が期待されていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型軽量化及び低コスト化を共に実現できる高周波機器を備えた人工衛星及びその製造方法を提供する。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に示される人工衛星は、衛星本体のケーシングを形成する筐体と、該筐体内に設置された通信機器等の高周波機器と、該筐体内の導波路に設けられかつ前記高周波機器に接続される導波管構成部品とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、小型軽量化及び低コスト化を共に実現することができる。

本発明に係る人工衛星を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る人工衛星の概略構成図である。 図２の内部を示す斜視図である。

本発明に係る人工衛星１００の最小構成について図１を参照して説明する。
この人工衛星１００は、衛星本体１のケーシングを形成する筐体２、該筐体２内に設置された高周波機器３及び導波管構成部品４、を主な構成要素とする。

高周波機器３は、通信機器、観測機器等の機器を有する。
導波管構成部品４は、筐体２内の導波路５に設けられて高周波機器３に接続される導波路構成部材であって、導波管アイソレータ、導波管サーキュレータ又は導波管フィルタなどの信号制御部品を有する。

そして、以上のように構成された人工衛星１００では、衛星本体１のケーシングを形成する筐体２内に高周波機器３を設置するとともに、該筐体２内の導波路５に、高周波機器３に接続される導波管構成部品４を一体に設けた構成であるので、独立した導波管構成部品４のように筐体２の外側に出っ張りが生じず、かつインターフェイスのフランジ含む機器の接続部分を削減できる。
すなわち、本発明の人工衛星１００では、人工衛星の機器筐体２内に導波管構成部品４を一体に設けるとの構成が採用されることで、インターフェイスに係る接続部品を減少させるとともに、部品単体の試験を無くしその試験に係るコストを削減でき、小型軽量化及び低コスト化を共に実現することができる。

（実施形態）
図１の人工衛星１００を具体化した本実施形態に係る人工衛星１０１について、図２及び図３を参照して説明する。

この人工衛星１０１は、衛星本体１１のケーシングを形成する筐体１２、該筐体１２内に設置された高周波機器１３及び導波管構成部品１４、を主な構成要素とする。
図２及び図３に示される筐体１２は下側筐体を示すものであり、下側筐体１２の周縁部１７を図示しない上側筐体の周縁部に重ね合わせることで、該筐体内部に、高周波機器１３及び導波管構成部品１４が収容できる内部空間Ａを形成する。
また、下側筐体１２の周縁部１７には、めねじ孔１７ａが形成されており、上側筐体のボルト孔（図示略）を貫通してめねじ孔１７ａに螺合されるボルト（図示略）が設置される。そして、このようなボルトの螺合により、下側筐体１２と上側筐体（図示略）とが一体化され、これら筐体の内部空間Ａが密閉される。

高周波機器１３は、例えば、通信機器、観測機器等の機器を有する。
導波管構成部品１４は、筐体１２内の導波路１５内に一体に設けられかつ高周波機器１３に接続される導波路構成部材であって、本例では、導波管構成部品１４として筐体１２内の導波路１５に導波管アイソレータを一体に組み込んだ例が示されている。

筐体１２内の導波路１５は、図３に示されるように、削り出しにより形成された凹部１５Ａであって、筐体１２の内面にて面方向に沿って形成されている。前記導波路１５は、３つに分岐したＹ字ジャンクション部１５Ｂを中央部に有するものであって、筐体１２の縁部１７付近に形成される。
このＹ字ジャンクション部１５Ｂから伸びる導波路１５の末端部には、３つの接続ポートＰ１～Ｐ３が一体に形成される。

これら接続ポートＰ１～Ｐ３は、高周波機器１３への接続部となるインターフェイスとして機能する。
また、導波路１５上には筐体１２の一部をなすカバー１６が設けられており、このカバー１６を被せることによって、導波路１５の凹部１５Ａの内側の空間が外部から密閉されている。
導波路１５のＹ字ジャンクション部１５Ｂには整合板２０が設置されている。この整合板２０には、一対のスペーサ２１を介して、導波路１５内にて信号の流れる方向を制御するフェライト２２及びマグネット２３が設置されている。
スペーサ２１は、導波路１５上の整合板２０上の位置にフェライト２２を保持するための構造保持材として設けられる。

フェライト２２は、導波路１５内に設置された強磁性材料であって、マグネット２３で生じた直流磁界を電磁波へ作用させ、一のポートから入力された信号の伝搬方向へ異なる方向への磁界を作用させることにより、その方向を曲げて他のポートへと導く。
また、マグネット２３はカバー１６上に設置されており、カバー１６を間に挟んで、導波路１５内に位置するフェライト２２の近傍に同軸状に配置される。
また、導波路１５の接続ポートＰ３の近傍には筐体１２内部での信号の共振、反射を減衰させる電波吸収体２４が設けられている。
前記カバー１６の周縁部には、その輪郭に沿って複数のボルト孔１６ａが形成されている。また、前記筐体１２の底板部１２ａには、前記ボルト孔１６ａに対応する配列にて、めねじ孔１２ｂが形成されていて、前記ボルト孔１６ａを貫通してめねじ孔１２ｂに螺合されるボルト１６ｂが多数設置される。そして、このように前記カバー１６の周囲に、相互に所定の間隔をおいて配置されたボルト１６ｂにより、カバー１６が筐体１２内に強固に、かつ一部への荷重の集中をできるだけ避けた状態で固定される。

そして、上記のような導波管構成部品１４を構成する導波管アイソレータでは、接続ポートＰ１より入力された信号（図２に符号Ｓ１で示す）が、マグネット２３により直流磁界がかけられたＹ字ジャンクション部１５Ｂのフェライト２２において、伝搬方向を曲げられて接続ポートＰ２より出力される。

また、上記導波管アイソレータでは、接続ポートＰ２より入力された信号（図２に符号Ｓ２で示す）が同様に伝搬方向を曲げられ、接続ポートＰ３方向に進行し、電波吸収体２４により減衰される。
また、上記導波管アイソレータでは、接続ポートＰ３方向からの反射波（図２に符号Ｓ３で示す）は同様に伝搬方向を曲げられて接続ポートＰ１より出力される。

そして、以上のように構成された人工衛星１０１では、衛星本体１１のケーシングを形成する筐体１２内に高周波機器１３を設置するとともに、該筐体１２内の導波路１５に、高周波機器１３に接続される導波管構成部品１４を一体に設けた構成であるので、独立した導波管構成部品１４のように筐体１２の外側に出っ張りが生じず、かつインターフェイスのフランジ含む機器の接続部分を削減できる。

また、前記カバー１６は、その周縁部に沿って配置された多数のボルト１６ｂによって筐体１２に固定されているので、筐体１２内を確実に密閉することができるとともに、筐体１２および、比較的質量の大きなマグネット２３を搭載したカバー１６に大きな重力がかかった場合にも、多数のボルト１６ｂにその重力を分散して作用させることができ、カバー１６に形成されたボルト孔１６ａ、筐体１２に形成されためねじ孔１２ａに加わる加重を分散させ、以って高周波機器１３の軽量化に寄与することができる。
すなわち、本実施形態の人工衛星１０１では、人工衛星の筐体１２内に導波管構成部品１４を一体に設けるとの構成が採用されることで、インターフェイスに係る接続部品を減少させるとともに、部品単体の試験を無くしその試験に係るコストを削減でき、小型軽量化及び低コスト化を共に実現することができる。

なお、上記実施形態では、導波管構成部品１４として、筐体１２内の導波路１５内に一体に導波管アイソレータを形成する例を示したが、これに限定されず、導波管サーキュレータ又は導波管フィルタなどの信号制御部品を形成しても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、小型軽量化及び低コスト化を共に実現できる高周波機器を備えた人工衛星及びその製造方法に関する。

１ 衛星本体
２ 筐体
３ 高周波機器
４ 導波管構成部品
５ 導波路
１１ 衛星本体
１２ 筐体
１２ａ 底板部
１２ｂ めねじ孔
１３ 高周波機器
１４ 導波管構成部品
１５ 導波路
１６ カバー
１６ａ ボルト孔
１６ｂ ボルト
１７ 縁部
１７ａ ボルト孔
２０ 整合板
２１ スペーサ
２２ フェライト
２３ マグネット
２４ 電波吸収体
１００ 人工衛星
１０１ 人工衛星
Ａ 内部空間
Ｐ１ 接続ポート
Ｐ２ 接続ポート
Ｐ３ 接続ポート

Claims (8)

1. 衛星本体のケーシングを形成する筐体と、
   該筐体内に設置された通信機器を有する高周波機器と、
   該筐体内の導波路に一体に設けられて前記高周波機器に接続される導波管構成部品と、
   前記筐体の凹部を覆って筐体内を密閉するカバーを有し、
   該カバーは、カバーの外周に沿って形成された複数のボルト孔をそれぞれ貫通して前記筐体にねじ込まれるボルトによって固定され、
   前記導波管構成部品は、前記筐体の導波路内にて信号の流れる方向を制御するフェライト及びマグネットを有し、
   該マグネットは、前記導波路内に位置する前記フェライトと同軸状に、前記カバーを挟んでその上に設置された、
   ことを特徴とする人工衛星。
2. 前記導波管構成部品では、前記筐体内部の導波路の端部に一体に形成された接続ポートがインターフェイスとなって、前記高周波機器に接続されることを特徴とする請求項１に記載の人工衛星。
3. 前記導波路は、前記筐体を構成する材料の一部を削り出しにより除去することによって前記筐体内に形成された凹部であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の人工衛星。
4. 前記導波路は、前記筐体の内面にて面方向に沿うように形成されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の人工衛星。
5. 前記導波管構成部品は電波吸収体を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の人工衛星。
6. 前記導波管構成部品の導波路は前記筐体の縁部付近に形成されることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の人工衛星。
7. 前記導波管構成部品は、導波管アイソレータ、導波管サーキュレータ、導波管フィルタの少なくともいずれかである請求項１～６のいずれか１項に記載の人工衛星。
8. 衛星本体のケーシングとなる筐体内に通信機器を有する高周波機器を設置する工程と、
   前記筐体を構成する材料の内面を削り出して一部を除去することにより凹状の導波路を形成する工程と、
   前記筐体内の導波路に、前記高周波機器に接続される導波管構成部品を一体に設置する工程と、を有し、
   前記筐体に形成された凹部を覆って筐体内を密閉するカバーを有し、
   該カバーは、カバーの外周に沿って形成された複数のボルト孔をそれぞれ貫通して前記筐体にねじ込まれるボルトによって固定され、
   前記導波管構成部品は、前記筐体の導波路内にて信号の流れる方向を制御するフェライト及びマグネットを有し、
   該マグネットは、前記導波路内に位置する前記フェライトと同軸状に、前記カバーを挟んでその上に設置された、
   ことを特徴とする人工衛星の製造方法。

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