人工衛星用無線機開発

　FM受信機　 FM0.8W送信機　 CW送信機　検討課題　変調方式　ﾚﾍﾞﾙﾀﾞｲﾔ　異常発振対策　 LINK-気球実験　
　簡易ANT共用器(参考)　超小型人工衛星用無線機仕様書

人工衛星用無線機開発 ★超小型人工衛星用FM3W送信機開発経過 TXE430MFM-211A★

1.目的：超小型人工衛星用の小型ＦＭ送信機(430MHz帯)を3W出力でGMSK変調対応する。

2. ＦＭ送信機の主な仕様(430MHz帯)
(1)送信出力=============== 定格3W(または2W設定可)
(2)消費電力=============== 約9.1W/3W出力時1.3A、約7W/2W出力時1A　(低温で出力と電流が若干増加)
(3)電源電圧=============== 定格　7V
(4)動作環境温度=========== -30～+60℃（周波数安定度=±10ppm以内/-10～+60℃ -30℃のデータ要）
(5)出力インピーダンス====== 50Ω
(6)ケース外形============= 100×31.2×10.5mm 以内
(7)質量=================== 約44g
注)周波数を変更する場合は、水晶発振子を取り替えて再調整が必要。

3.「３Ｗ-ＦＭ送信機」の設計方針
　昨年開発の実績を基に、出力を３倍に上げて高速データ伝送が行えるようにする。(9.6KBPS-GMSK)
小型軽量であることが設計の最優先課題であり、使用する素子を厳選し、構造を検討する。
小さい太陽電池から得られるエネルギーで動作するように効率が良く消費電力の少ない設計とする。

4.設計開発状況
　[送信機回路図-2003.02.04]　　[送信機基板図-2002.02.04]　　[ｹｰｽ外形図-2002.02.10]
　[送信機実験要領-2002.02.05]

4.1 送信終段アンプ
　前記の設計方針を考慮すると、今回は高周波パワーモジュールを利用可能か検討するために、まず
パワーモジュールが入手可能か調査中---2002.05.10
候補としては、下記のモジュールが考えられる。
このうち最も適していると思われるのは、M67799MAであるが、手元には在庫が無い。
商社に問い合わせると、下記の回答が来ていて、3種類入手は可能だが納期が厳しい。---2002.05.11
　　M67799MA-( 7V,20mWin,30×10×5.5mm)　---入手に必要な期間＝約3ヶ月
　　M67749M--(10V,20mWin,42×10×5.5mm)　---入手に必要な期間＝約3ヶ月
　　M67721M--(10V,20mWin,42×10×5.5mm)　---入手に必要な期間＝約3ヶ月
　　M68732LA-( 7V,50mWin,詳細不明)---入手不可？
　　☆電圧は3W出力を得るのに必要と推測される値。
　　(M67749Mだけは中古品が3個手元にある)
　この状況で考えられる方法は手元のM67749Mで試作実験を進めておいて3ヶ月後に入手するモジュール
で製品を製作する方法である。
M67749Mは、電源電圧が高めで10V程度が要る、東大殿に電源供給可能か確認中である。---2002.05.11
　　＜＜＜三菱パワーモジュール製品リスト＞＞＞

☆M67799MAは早期に入手出来る情報が入りました、これで電源は７Ｖで３Ｗ出力の条件にて、10月頃の
納期目標で進行可能になる。---2002.05.24

4.2 PLL発振回路
　PLL-ICは、TK14701Vを検討中。
このICは、基準発振水晶だけに変調をかける方法で良いと思われるので、このICを採用したいが、下記
の検討すべき点がある。
　(1)基準発振水晶だけに変調をかけて動作確認(9600BPS-GMSK)
　(2)高周波の回り込みの影響---構造とシールド効果
　(3)送信周波数は基準発振水晶の32倍の周波数に固定される。
　　後での周波数変更は水晶振動子の交換と再調整が必要になる

上記の内、第(3)項は1つの周波数に固定で問題ないとの回答あり---2002.05.24

　基準発振水晶だけに変調をかけて、9600BPS-GMSKの変調がうまく出来るかをPLL-ICのTK14701Vを使って
確認するために、実験基板を製作中---2002.06.06

武井氏の御協力により、実験基板で比較的きれいなアイパターンが観測されました。---2002.08.03
このPLL-ICを使えば、基準発振水晶だけに変調をかけて9600BPSのGMSK信号を変調可能であると確認できた。

---その後、他の事業の都合で作業を進められない状態に陥って、大幅に予定が遅れてしまった。

4.3 製作・試験
プリント基板と水晶振動子の製作手配(1月末頃入手予定) ---2003.01.20

基板を入手して製作中のプリント基板 ---2003.01.29

電源電圧7Vで3W出力を確認したが、消費電力が目標より大幅に大きく10Wを消費している。 ---2003.02.03
発熱が大きく、30秒程度の送信では問題ないが、1分以上の連続送信すると温度上昇が激しい。
パワーモジュールの発熱を衛星のケース等へ、うまく放熱される構造が望ましい。

電源7Vを印加して、PTT-OFFの待機状態では、消費電流14mAが流れる。
電源投入後約0.5秒経過すると、変調回路のバイアス電圧が安定して、変調が正常にかかる状態になる。
この待機状態で、受信機のアンテナを送信機へ距離1m以内に近づけると通信実験可能な信号が受信できる。

430MHzで3W出力において、1KHzの変調信号で±3.5KHzのFM変調をかけた時の波形。 ---2003.02.03

試作機での室内実験を東大-中須賀研究室で開始、受信機で送信データを受信できたとの連絡が入った。---2003.02.11
東大において、マイコン&モデムと接続して通信システムとしての動作を確認。
大きい問題は無く通信が出来ているそうなので、引き続き完成に向けて製作・試験調整作業を進める。---2003.02.13

消費電流が目標の１Ａより大きく、１.４Ａくらい流れている、パワーモジュール出力回路の調整で
少し低減するが、目標値はクリア出来ない可能性がある。
送信出力を下げて、電流を１Ａに抑えるべきか、検討が必要。

どうも三菱製パワーモジュールの特性等で大きい改善は難しい、消費電流を1A以下にするには、出力を2W
くらいに抑えなければならないようである。(基板上のボリュームRV3で設定変更可能)---2003.02.28

☆製作機5台の送信出力と消費電流の特性---2003.03.06
　　常温:3W出力設定時/1.3A　 -30℃:出力3.4～3.5W/1.45～1.58A　-10℃:3.3～3.5W/1.4～1.5A　+60℃:2.7W/1.2～1.3A
　　常温:2W出力設定時/0.95A　-30℃:出力2.2～2.3W/1～1.15A　　-10℃:2.2W/1～1.1A　　　　 +60℃:1.8W/0.85～0.95A
　低温で出力と電流が大きくなり、高温は低下する傾向である。

無線機の外観写真　2002.2.28

FM変調周波数特性のグラフ

（参考）145/430MHz共用5/8λアンテナ
JA1HWOさんがFBなアンテナ製作記事を公開されています。
これと、当HPに掲載のようなアンテナ共用器を組み合わせると、50cm程のアンテナ線を1本
衛星から突き出すだけで、145MHzと430MHzの2本分の送受信アンテナとして使用出来る。
根元に入れるコイルは、衛星のケース内に引き込んだあとでも可と思われる。
　------- 組み合わせの例 -------
ANT1：5/8λホイップアンテナ（約50cm）---144MHz受信、430MHz,3W送信
ANT2：1/4λホイップアンテナ（約17cm）---430MHz,0.1W/CW,1W/FM送信

☆このページは依頼元「東京大学中須賀研究室」の了解を得て公開しています。
　東京大学中須賀研究室相互リンクのページ

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-----編集責任者：西裕治 (Ji3CKA)-----

　
　