JPH0371706A - 超電導体を用いた通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は超電導体を用いた宇宙空間における通信システ
ムに関する。

（ロ）従来の技術 電波を用いた通信の場合、その通信に用いる周波数が高
いほど多量の情報が送れることから、時代と共に使用周
波数が高くなっており、近年においては例えば衛星放送
にセンナ波と言われるｌＯ〜２０　Ｇ　ＩＩ　ｚ４”６
の電波が用いられるようになってきた。

そのような親点から、通信情報量の増大のためには更に
周波数を高めることが考えられるが、人的に、ｉ′６周
波周波数量ると、その高周波の電波を発信したり、受信
したり、成るいは増幅、検波したりするに適したデバイ
スが了７（Ｅしなくなることと、センチ波より周波数が
高いミリ波になると大気中での電波の減衰！よが多くな
って地球上での通信には適さない自然現象面からの制約
があった。

一方、ミリ波を扱う送受信アンテナとしては超電導体を
用いたものが有望とされており、特に近（［見出された
酸化物超電導体材料は超電導状態に達する温度が液体窒
素の温度である７７ＫＪ：１１’、であることから、今
後の展開が期ｊ、′ｉされている。

また、今般の宇宙特化においてはスペースシャトルなど
の人工衛Ｉｔｊが多数打ちにげられ、大気の作イＥしな
い宇宙空間においてそれらの衛星間の通ず、］も今後益
々増加することがケえられる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は斯点に鑑みてＸ）されたものであって、宇宙空
間において多大の情報）＾の通信を行うことのできるシ
ステムの構築を課題としている。

（ニ）課題を解決するためのＴ段 本発明は、人気の７７　ｒＥ　Ｌない宇宙空間において
ミリ波を用いて相ｌｆ通信する際に、送（Ｉｔアンテナ
、４１：びに受イ、；アンテナなどの通信機能デバイス
を高温超電導体にて構成している。

（ホ）作用 本発明によれば、宇宙字間における人界）、１：の情報
通信が行える。

（へ）実施例 第１図は本発明システムの概念図であって、１は地球を
示しており、その外周には空気や水魚’ｉ（などからな
る大気２がイＩ在している。３・・・は大１ｔ２圏外に
打ち−Ｌげられた人工向Ｊｉ！、で、各衛Ｊ１−３は波
長が１　ｍｍｌ’４度、周波数は３００ＧＩＩｚ程度の
ミリ波ＭＷを送受信するためのミリ波用アンテナ４　・
を持っており、このアンテナ４・・・を用いて人１：　
ｉ＋７ｊ　Ｊｌｔ　３・・・間の通信が行われる。また
これらの人王衛５．’ｊ　３　　・は波長が２０ｍｍ程
度、周波数で表すと１０〜２０Ｇｆｌｚのセンチ波ＣＷ
を送受信するセンチ波相アンテナ５　・も持ってＪｉ　
ｌ）、このセンチ波相アンテナ５・・は地球１の火’ｉ
Ｌ　ｌ圏内に設けられた地Ｌアンテナ６・・どの通信に
用いられる。

現住、１０〜２０Ｇｆｌｚのセンチ波ＣＷは上記したよ
うに雨足放送用電波として用いられており、その借域の
電波を取り扱うデバイスとしては、例えばＧａＡｓなど
の化合物゛ト導体を使用したＨ［ζＭＴなどが応用され
ているが、センチ波ＣＷより波長が短いミリ波Ｍ　Ｗ　
□ｊｊン域を取り扱うことのできるデバイスとしては、
超電導材料を用いたものがｔｊ　ＩＦ、　しているだけ
である。

従って、人工１ｑＪ星３・・間の通信に用いられるミリ
波用アンテナ４・・とじては、近年非常な注目を浴びて
いるＹ系、Ｂｉ系、成るいはＴｌ系などで代表されるの
酸化物超電導体を主構成材料とし、第２図に示すような
パラボラアンテナ形式のもの、成るいは第３図に示すよ
うな゛Ｙ面アンテナ形式のものなどが用いられる。第２
図のパラボラアンテナの場合は、パラボラ反Ｑｔ　Ｄ　
］　ｏの焦点ｆ装置に置かれたアンテナ１１に酸化物超
電導体からなるミキサダイオード１２を設け、このミキ
サダイオード１２からミリ波ＭＷを発信してパラボラ反
射１Ｆｙｌ。

を介して他の人り衛Ｊ、ｊ　３・・・に送信するか、成
るいは逆にパラボラ反射凭１０で受けた他の人−Ｕ　ｔ
ｆｊ　７１！。

３・・からのミリ波ＭＷをアンテナ１１のミキサダイオ
ード１２に収果せしめて受信している。また第３図の平
面アンテナの場合は、裏面に金属板１５をイｆする誘電
＃＋板１６の表面に酸化物超電導体からなる薄１摸でク
ランクパターン１７が設けられており、このパターン１
７でミリ波ＭＷが発信、受信される。

・方、好適なことには、宇宙空間の温度は２０に程度で
あるので、宇宙空間に打ち−Ｌげられた人Ｃ衛Ｊ＋ｊ　
３・・・に取り付けられたミリ波用アンテナ４・・・を
構成している酸化物超電導体は何らの玲却丁段を用いる
ことなく、完全に超電導状態にあり、ミリ波ＭＷの送受
信機能を果たす。

尚、超電導アンテナのうち、受信アンテナはジョセフソ
ン素子−そのものが相省高い受信感度を示すが、送信ア
ンテナとしては微弱なミリ波しか発信しないので、超電
導トランジスタなどのアクティブ素！−を用いて増幅す
る必°要があろう。

また人１’、　？ｆｉｉ　Ｊ＋！。３　・と地球ｌとの
間の通信は、センナ波相アンテナ５・・・と大気２圏内
のアンテナ６・・・を介してセンチ波ＣＷを用いて為さ
れ、その通信は現住の衛星放送の場合と同様にＩＩ　Ｅ
　Ｍ下などのデバイスが用いられる。

今般の高度情報化社会においては情報通信の要望は益々
増加することは必然で、多大の情報星が通信できるミリ
波汗）域の活用が今後の課題になることは予想されると
ころである。そのような場合、地り局と人モ衛星との間
はセンチ波を用いて多チヤンネル通信を行い、人工衛星
間はミリ波を用いて中継を行うようにすれば、地上局間
での多にの情報通信が行え、情報も【の増加要求に対応
できる。

またミリ波・：：）域においても６０　Ｇ　Ｌｌ　ｚ、
波長にしてＱ　、　５　ｃｍと、ｌ　ＯＯＧ　Ｉ−１ｚ
、波長Ｑ、３ｃｍと、３００ＧＩＩｚ、波ｙｃＩＩＩＩ
ｆｆｉと、に大気中を電波が通過できる電波の窓が存在
することは良く知られている。この限られた電波の窓に
該当する４：）域の電波を人−］：衛星３・・・と地球
ｌとの通信に用いれば、人に衛Ｊ＋ｊ　３・・・相Ｉ７
．間の通信の電波・：：）域と同・；ニジ域となり、人
工衛星３　・・での通信・１：）域変換手段が不要とな
る。

また将来において月の資源発掘のために月面にノ、（地
を設ける構想も練られている。月面も宇宙空間と同じよ
うに大気が存在しないので、人工衛星の場合と同様にミ
リ波を用いた通信が可能で、人Ｅ衛星と月面の基地とは
ミリ波を用いて通信し、また月面基地と地１−局との通
信は、人工衛星を中継してミリ波とセンチ波とを用いて
為される。

尚、以−にの説明においては、ミリ波を送受信するアン
テナを酸化物超電導体などの高温超電導体を用いた場合
についてのみ記述したが、ミリ波をセンナ波に周波数変
換するミキシング素子なども酸化物超電導体にて構成す
ればミリ波・：ニジ域の信号処理が動車よく行われる。

（ト）発明の効果 本発明は以−【―の説明から明らかなように、大気のイ
ｉ　／Ｆ、　Ｌない宇宙空間において高温超電導体にて
構成された送信アンテナ、並びに受信アンテナを用い、
ミリ波を媒体として相ｌＩ：通信しているので、既イｆ
のデバイスでは十分に機能させることができなかったミ
リ波・慴域の電波を超電導体を用いることによって送信
、亜びに受信が行われると共に、多量の情報通信が可能
となる。また宇宙空間の温度は、高温超電導体が超電導
状態に達する温度より十分低い２０にであるので、超電
導体にて構成された送受信アンテナを超電導状態に保持
するに格別の冷却手段を必要とせず、超電導体を用いた
際に必ず要求されていた冷却手段に対する工１担から解
放される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明通信システムの概念図、第２図、第３図
は本発明に用いるアンテナの構成図である。 １・・・地球、２・・・大気、３・・・人工衛星、４・
・　ミリ波用アンテナ、 ５・・・センチ性用アンテナ、 ６・・・地１−アンテナ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）大気の存在しない宇宙空間においてミリ波を用い
   て相互通信するシステムにおいて、少なくとも送信アン
   テナ、並びに受信アンテナを、２０Ｋ以上の温度で超電
   導状態になる高温超電導体にて構成したことを特徴とす
   る超電導体を用いた通信システム。
2. （２）宇宙空間に打ち上げられた人工衛星相互間で通信
   するに際し、通信媒体としてミリ波を用いると共に、少
   なくともそのミリ波を発信、受信する送、受信アンテナ
   を、２０Ｋ以上の温度で超電導状態になる高温超電導体
   にて構成したことを特徴とする超電導体を用いた通信シ
   ステム。
3. （３）宇宙空間に打ち上げられた人工衛星相互間はミリ
   波を通信媒体とし、少なくともそのミリ波を発信、受信
   する送、受信アンテナを、２０Ｋ以上の温度で超電導状
   態になる高温超電導体にて構成すると共に、その人工衛
   星と地上局との通信にはセンチ波が用いられることを特
   徴とした超電導体を用いた通信システム。
4. （４）上記高温超電導体としては、酸化物超電導体であ
   ることを特徴とした請求項（１）、（２）又は（３）記
   載の超電導体を用いた通信システム。