衛星搭載用低周波電界アンテナの特性評価実験

卫星安装低频电场天线特性评估实验

• 批准号: 12740277
• 负责人: 八木谷 聡
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740277/
• 关键词: ワイヤアンテナ; プローブアンテナ; GEOTAIL衛星; レオメトリ実験; 実効長; 指向性; インピーダンス; プラズマ波動

地球磁気圏プラズマにおける低周波波動の電界成分を観測するために科学衛星に搭載されている長さ数10m〜100mのワイヤダイポールアンテナの特性を調べるために、レオメトリ実験を行った。レオメトリ実験では、水槽内に衛星構体及びワイヤアンテナのスケールモデルを沈め、両端面に設置した板状電極に交流電圧をかけて水槽内に均一電界を発生させて、その状態でワイヤアンテナに誘起される電圧を測定することでアンテナの指向性や実効長を評価できる。昨年度は、科学衛星GEOTAILの1/100モデルとして2cmφ×2cmの円筒に全長1mのワイヤダイポールアンテナを接続して誘起電圧を測定した結果、アンテナの指向性はほぼ理論通りの8の字型であり、また実効長は低周波で長く、高周波で短くなることが分かつたが、測定値の精度及び安定性に多少問題があった。そこで今年度は、レオメトリの測定精度を向上させるため、ダイポールアンテナの基部にバッファアンプを挿入することで電圧測定器のプローブケーブルの影響を低減し、また水槽内の水質(導電率)を安定させるために純水を使用した。全長30cmのワイヤダイポールアンテナをホルマル銅線で作製し、先端のみ被覆を剥して水と接触させた状態で実効長の周波数特性を測定した結果、直流に近い低周波ではほぼ全長と等しくなり、数kHz以上では全長の約半分になった。低周波では水とアンテナとが導電的にカップリングすることによりダイポールアンテナ両端のポテンシャル差が拾われ、一方高周波ではアンテナワイヤに定在波(三角分布)が載るためであると考えられる。実際の磁気圏プラズマ中でも同様のことが起こると考えられるため、現在まで交流電界に対しては単純に全長の半分(50m)であると仮定されてきたGEOTAIL衛星のワイヤアンテナ実効長を、周波数特性を含めて再評価する必要があると考えられる。

为了观察地球磁层等离子体中低频波的电场成分，进行了风化测定实验，以研究在科学卫星上安装10至100 m的线偶极天线的特性。在流变学实验中，将卫星结构和电线天线的比例模型浸入水族馆中，并将交替电压应用于安装在两个端面上的板状电极，以在水族馆内产生均匀的电场，并在此状态中诱导的电压在此状态下，在此状态下，在此状态下对静力进行了评估。去年，作为科学卫星地球表的1/100型号，我们将2cmφx 2cm圆柱连接到1m长的线偶极天线，以测量诱导的电压。天线的方向性几乎是理论，发现有效的长度在低频下长，并且在高频下较短，但是测量值的准确性和稳定性存在一些问题。因此，今年为了提高流变计测量的准确性，使用纯水来减少电压测量仪器的探针电缆的效果，通过将缓冲液放大器插入偶极天线的底部，并稳定水族馆中的水质（电导率）。用正式的铜线制造了30厘米长的电线偶极天线，并测量有效长度，而仅尖端被水覆盖并去除盖子，并测量了有效的长度。在接近DC的低频下，它几乎等于总长度，在几个kHz或更多的情况下，总长度约为一半。这被认为是因为将水和天线电到电频率与低频，从而拾取了偶极天线的两端之间的电势差，而在高频下，站立波（三角形分布）放在天线线上。由于认为即使在实际的磁层等离子体中也发生了同一件事，因此人们认为有必要重新评估岩土卫星的电线天线的有效长度，该岩石卫星的有效长度仅是直到现在的AC电场的总长度（50m）的一半（50m），包括其频率特征，包括其频率特征。

项目成果

T.Imachi, I.Nagano, S.Yagitani, M.Tsutsui, H.Matsumoto: "Effective lengths of the dipole antennas aboard GEOTAIL spacecraft"Proceedings of the 2000 International Symposium on Antennas and Propagatio. 2. 819-822 (2000)

T.Imachi、I.Nagano、S.Yagitani、M.Tsutsui、H.Matsumoto：“GEOTAIL 航天器上偶极子天线的有效长度”2000 年国际天线与传播研讨会论文集。

T.Okada, T.Imachi, I.Nagano, M.Mukaino, S.Yagitani, H.Matsumoto: "ELF whistler transmission window in Martian daytime ionosphere"Proceedings of the 2000 International Symposium on Antennas and Propagatio. 2. 807-810 (2000)

T.Okada、T.Imachi、I.Nagano、M.Mukaino、S.Yagitani、H.Matsumoto：“火星白天电离层中的 ELF 口哨传输窗口”2000 年国际天线与传播研讨会论文集。

東亮一, 井町智彦, 八木谷聡, 長野勇, 木村磐根: "科学衛星搭載ワイヤアンテナの実効長"電子情報通信学会技術報告. A・P2001-83. 67-70 (2001)

Ryoichi Higashi、Tomohiko Imachi、Satoshi Yagitani、Isamu Nagano、Iwane Kimura：“科学卫星上安装的线天线的有效长度”IEICE 技术报告 A·P2001-83（2001）。

T.Okada,T.Imachi,I.Nagano,M.Mukaino,S.Yagitani,and H.Matsumoto: "ELF whistler transmission window in Martian daytime ionosphere"Proceedings of the 2000 International Symposium on Antennas and Propagatio. 2. 807-810 (2000)

T.Okada、T.Imachi、I.Nagano、M.Mukaino、S.Yagitani 和 H.Matsumoto：“火星白天电离层中的 ELF 口哨传输窗口”2000 年国际天线与传播研讨会论文集。

T.Imachi,I.Nagano,S.Yagitani,M.Tsutsui,and H.Matsumoto: "Effective lengths of the dipole antennas aboard GEOTAIL spacecraft"Proceedings of the 2000 International Symposium on Antennas and Propagatio. 2. 819-822 (2000)

T.Imachi、I.Nagano、S.Yagitani、M.Tsutsui 和 H.Matsumoto：“GEOTAIL 航天器上偶极子天线的有效长度”2000 年国际天线和传播研讨会论文集。