ミキサを用いた位相の補償
Phase conjugation using mixer

 

 

レトロディレクティブHICの特性: (a)ダイプレクサ (b)平面上cross-over構造 (c)ミキサ
Characteristics of retrodirective HIC: (a)diplexer (b)planar cross-over structure (c)mixer

 

偏波状態が調整可能なレトロディレクティブアンテナ
Polarization controllable retrodirective antenna

 

宇宙機の重量は打ち上げコストの大きな比重を占めていますが，電源ケーブルを含めた全てのケーブルを除去すれば最大10%が削減できると報告されています．そのため，JAXAは無線通信と無線電力伝送・エネルギーハーベスト技術を適用したワイヤレスセンサネットワークの研究を行っています．エアロシェールで囲まれた機内には様々な機材が密集しており，場所によっては効率的な無線電力伝送ができませんが，アンテナからのビーム方向を制御して送電を最適化すれば解決可能です．
ビーム制御回路技術に，移相器の変わりにミキサを用いて位相の反転を行い，送信信号のビームを受信方向に自動的に追従可能なレトロディレクティブアンテナがあります．このアンテナは送受信信号の方向が同じであるため，干渉により損失が大きくなりますが，どのような偏波状態の受信信号に対しても直交偏波信号を送信すれば干渉を最小にできます．
本研究では，今まで行ってきたHybrid Integrated Circuit（HIC）での試作の性能向上を行っています．具体的にはレトロディレクティブアンテナの構成要素であるダイプレクサをMMIC化に適した構造に改良してアイソレーションを高め，FETを用いた位相補償を行うミキサに変換利得を持たせ，アンテナと回路が一体化したアクティブ集積アンテナを試作し，電力伝送と両立させる制御法を開発します．また，この成果を用いて，RF-CMOSによるMMIC化での実現も検討いたします．

The weight of a spacecraft is critical to the launcing cost. Eliminating all the cables including power cables is reported to be able to reduce 10% of the spacecraft’s weight. To replace all the cables connected to sensors, JAXA proposed a wireless sensor network combined with wireless power transfer (WPT) and energy harvesting by microwave.
In a spacecraft, it is difficult to uniformly transfer wireless power to all the sensors, because of many devices installed. Controlling the beam from the antenna achieves effective wireless power transfer. We fabricated a retrodirective antenna using mixer for phase conjugation to transmit a signal back toward the direction of the incoming signal. Retrodirective antenna has a drawback of a interference loss between incoming and outgoing signals. Minimizing this requires to make polarization orthogonal.
We aim the performance improvement of Hybrid Integrated Circuit (HIC) for retrodirective antenna. Specifically we enhance the isolation of diplexer, make the mixer using FET have higher conversion gain, fabricate Active Integrated Antenna (AIA), and develop the control system for WPT power management. Furthermore, based on this result, we also consider the fabrication of MMIC using RF-CMOS technology.

【参考文献】
H. Ju et al., “宇宙用アクティブ集積アンテナに用いるミキサ型レトロディレクティブHICの特性,” 信学ソ大, C-2-52, 2014.
H. Ju et al., “高変換利得ミキサを用いたレトロディレクティブHICの特性,” 信学技報, 114(219), pp.59-64, 2014.