畚　野　信　義　（衛星研究部）

第１図　ミリ波・準ミリ波を用いた実験衛星の使用周波数一覧（↑：上り回線 ↓下り回線）

　　　ETS-�Uによる実験
　ETS-�U実験の第1目的は、ECS実験のための資 料を得ることである。従ってミリ波の伝搬特性、特に気 象状態との関係の測定と検討に力をそそぐが、実験の結 果が多様な形で利用できるよう十分配慮してデータを取 得、処理、記録することを心がけている。ETS-�Uの実 験期間は6ヶ月である。実験施設のECS実験への改造 等の点からもこれを延長することはできない。鹿島地方 では1年の降雨量のほとんどが夏期にあるので、実質上1 年間の実験とも言えるが、いずれにせよデータの統計標 本としての性格に制限を受ける。この点を十分考慮して、 有意義なデータを得るような実験を計画している。
　　　　　　　　○ETS-�Kの概要
　ETS-�Uは写真のような、円筒形の上に3つのディ ッシュ形反射鏡を持つデスパンアンテナがついており、 直径約1.4m、高さ約1.8m、軌道上重量約130�sのスピ ン安定形衛星である。テレメータ136MHz帯、コマンド 148MHz帯、測距Sバンドの他1.7、11.5、34.5GHz帯 小出力の伝搬実験用ビーコン送信装置を搭載している。 このビーコン波は同一の原発振器から逓倍され、互に コヒーレントである。豪雨でミリ波の減衰が大きい時 の測定のために1.7GHzと34.5GHzは300Hzでのスイッ チングがコマンド指令で可能である。

製作中の技術試験衛星II型（宇宙開発事業団−提供）

　　　　　　　　　○実験施設の概要
　実験のシステムは第2図に示すように、受信地上局、 降雨強度分布測定装置、天空雑音温度測定器、気象計等 からなっている。

第２図　EST-II　地上施設概略図

＜受信地上局＞直径10mのパラボラアンテナを持つ高感 度受信局で、受信電界強度、位相変動量等の測定値は、 データ処理装置で所定の形に編集・記録される。アンテ ナについては、非常に離れた3つの周波数の電波を一つ のアンテナで受信し、またETS-�U実験終了後ECS 実験へ改造するための給電系の構成、ミリ波を受信する ためのアンテナの鏡面精度（0.25�o r.m.s.以下）等に 特別の努力を払った。アンテナは、34.5GHzと11.5GHz のいずれでも自動追尾できる。受信装置としては、衛星 からの3波がコヒーレントであるという特徴を生かし、 雨による減衰の少ない周波数の電波で元の周波数を再生 し、これを基準にしてミリ波の検出を行ない、降雨時の ミリ波の受信マージンを大きくする（34.5GHzで40dB 以上）ような受信方式を採用した。受信装置からデータ 処理装置へ送られるデータの種類を表に示す。

表　受信データ一覧

＜降雨強度分布測定装置＞　ミリ波伝搬に大きな影響を与 える降雨、氷晶、雲等について、衛星電波伝搬路上とそ の周辺の状態を正確に知ることを目的として設置する。 これらの状態とミリ波の伝搬特性の関係を、ある程度ま で定量的に知ることができれば、衛星回線の状態を刻々 予測することができ、ミリ波衛星通信の実用化に大きく 一歩ふみ出すことになる。この装置は気象レーダとデー タ処理・制御装置を組合せたもので、アンテナをプログ ラム掃引し、レーダ反射受信信号より必要データを編集 取得するほか、受信信号から降雨強度を計算する機能、 地上からの反射を除去する機能等を持っている。定常的 な運用では、1分毎に衛星と地上局間の電波伝搬路上250 m間隔の降雨強度のデータを出力する。又12分毎に2�q と6�qの高度（可変）の降雨の水平パターン（半径50�q、 分解能1�q）2枚と特定方位角（可変）の垂直パターン （半径方向50�q、分解能1�q、高さ方向15�q、分解能500 m）1枚をラインプリンター又はカラーグラフィックデ ィスプレイに表示・出力する。これら降雨パターンから 雨の種類等を知ることができ、ミリ波への影響の仕方の 分類ができる。
＜天空雑音温度測定装置＞35GHz帯の天空雑音温度を測 定する。
＜気象計＞風向、風速、温度、湿度、雨量を1分毎に測 定する。
　　　　　　　　　　○実験の運用
　実験は原則として1日24時間行われる。雨の降ってい る時と晴天の時では、必要な実験の内容も異なるので、 晴天時、雨天時、豪雨時等といくつかのモードに分け、 実験の運用の仕方、取得するデータの種類や処理の方法 等を選択する。各モードの判断は、降雨強度分布測定装 置の水平パターンや伝搬路上の雨の量について、あらか じめ与えられた基準により自動的に行なう。衛星電波の 受信データは、200msec毎に取得され、レベル量は1dB ステップ、位相量は2°ステップで分類され、1分間のヒ ストグラム（柱状分布図表）の形にまとめられる。また 各レベル又は位相差より大きな減衰又は変動から元の値 へ回復する事象について記録する。これにより通信回線 の設定に際し重要な、あるレベル以上の減衰の平均継続 時間等を計算で求めることができる。天空雑音温度も200 msec毎に取得された値を1分間のヒストグラムの形に する。これらのデータは降雨強度分布測定装置からの衛 星電波伝搬路上の雨量、気象計の各データと 共に1分毎にまとめて必要な指標を附けて磁 気テープに記録される。このようにして取得、 整理されたデータは、衛星回線によって伝送 される電話チャンネルに許容される雑音電力 についての国際無線通信諮問委員会の勧告等 についての評価を行なうために使用すること もできる。シンチレーションの実験等につい てはアナログデータレコーダを使用する。テ レメータ受信、コマンド送信については、宇 宙開発事業団に依頼する。ETS-�K実験の データ取得処理法を当所における一連の衛星 実験の伝搬実験についての基準とすることに より、各衛星での伝搬実験データを統一的に 使用することができるようにするため、CS およびBSの主局から定常的に受信されるビ ーコンの受信信号強度等を電気信号で受け取 りETS-�Uのデータと同様に処理・記録す る。ECSについても将来同様にする予定で ある。
　　　　　○データの第1次利用
　実験経過や取得されたデータの概要を把握 するほか、実験条件の選択等の妥当性や以後の実験計画 の進め方についての判断等の資料として、日報、週報、 月報等の形で定期的な報告書を発行する。その目的から も、一見して全容がわかるように図表の形にまとめる。 強い雨のあった場合には「スペシャル・イシュー」を出す。 これをデータの第一次利用と呼ぶ。
＜日報及び週報＞実験経過を示すステートメントの他に、 雨のない場合には、測定データの時間的経過を示すグラ フとして示す。一方雨のある場合には、上記の外に累積 分布、平均継続時間の頻度分布等について示す。日報は 週単位でまとめて週報として実験関係者に配布する。 ＜月報＞　1ヵ月の標本規模でデータを統計処理する。従 来から行われてきた各種の 伝搬実験のデータとの比較 もある程度できる。
＜スペシャル・イシュー＞
　強い雨のあった場合、週 単位程度でその雨の特徴、 降雨量と測定データとの関 係等についての解析結果を まとめる。
　　　　　○データの第2次利用と特殊実験
　定常的処理と解析を行う第一次利用の他にデータを更 にくわしく利用したり、特別のテーマによる実験が計画 されている。これらは従来から長らく研究の対象になっ ていたもので、ETS-�K実験システムをもってはじめ て本格的な実験が可能となったものが多い。
　　　　　○実験結果のECS計画への活用
　実験終了後3ヶ月程度で、実験経過、データの内容、 解析結果等と共にECS実験計画への検討の結果を報告 としてまとめる。このETS-�Uの実験で得られる結果 は、1年間という比較的短いECSの実験期間内で、効 果的な実験を行うために非常に貴重なものになるであろ う。それは実験パラメータ等の設定等ばかりでなく、こ のような自然現象を対象とする実験につきものである予 測されない現象の出現の可能性、ミリ波に対するアンテ ナや地上局の特性、ミリ波伝搬特性に直接関係する雨に ついての測定や計算方法の有効性等確認を必要とする問 題が多い。ECS実験のように大きなシステムによる実 験の前にこのような予備的な実験を行うことは、研究開 発の手順として望ましい形である。
　　　おわりに
　ETS-�U実験は、我国の衛星計画の中ではECS実 験の予備実験として行われるが、更に広い分野での利用 が可能であろう。6ヶ月間の実験期間終了後の実験も場 合によっては可能であろうし、実験期間中に取得された データを後日別の形で処理利用することも可能であろう。 当所で取得編集したデータについても適当な時期に、適 当な形で外部に供給することも可能であろう。多額の国 費を使用して行われる衛星計画のできるかぎり有効な利 用か望まれる。
　実験の詳細については、ETS-�Uの実験計画書を参 照されたい。

乙　津　祐　一　（電波部）

山頂のラジオメータは東向仰角41°固定、御殿場のサントラッカー は太陽を追い仰角77°〜45°可変（7月〜10月）

サントラッカー、車載ドップラレーダなど （御殿場、国立青年の家構内に設置された）

　さらに運搬−荷上げのことにふれると、頂上への運搬 はヘリコプタよりブルドーザの方がより安くより確実性 ありとのことでブルドーザにしたが、さてその振動は機 器にどのような影響を与えるか、万が一上にあげてから 動作しなかった場合はと考えて、気象庁の人に相談した りして一番安全な宙釣り方式を全部の機器に対して行な い、上げるのに相当な金を費やすこととなった。しかし揚げ る時宙釣りにした中味はそれほどゆれないことがわかっ たのでおろす時はかなり梱包の程度を落しておろすこと にした。これも一つの大きな経験であった。ブルドーザ が動くとほこりが立つ。雨がしばらく降らないとものすご く、前の方に居ると全身はこりだらけとなってしまう。 従って精密機器は完全密閉をしなければならなかった。
　このようにして50年7月（特調費最終年度）上旬、荷上 げをして設置のために3泊した。最後の1泊は相当強い 前線がちょうど富士山を横切った為に山は大荒れだった ので下山を1日見合せた。風速20m／s以上はわれわれにと っては脅威だが測候所の人にとっては“そよ風”だと言 う。それほど風はいつも強いのである。だからアンテナ 等を外へ出すこともまたVHF等で本所と連絡回線をと も思ったが風速90m／s以上（富士山レーダは一応100m／s の風速に耐えるように設計されている）に耐えるレド ームの建設はとても考えられないことであった。従っ てデータは記録計のみと言う原始的方法を取らざるを得 なかったのである。ちなみに山頂での建設費は地上の十 倍はかかるとのこと、これは地球局等の設置を考える時 重大な問題となる。さらに問題は高山病である。病気と 言うほどではないが頭が痛くなり、気分も非常に悪く全 然食欲もわかないし頭全体ボーとしていて仕事にならな い。平地の半分以下の能率だと聞かされたがまさにその 通りであった。これにはともかく仕事をゆっくりやるの がよいとのことで あったが、我々の 場合そうも行かず 一生懸命やるとそ の高山病はさらに ひどくなった。さ すがに最後の日は 少々なれて来た感 じがした。観測所 員も多かれ少かれ どうしてもかかる のだそうで、あとは なれしかないらし い。もしくは頑張 って8合目当りか ら歩いて登るのがよいそうである。ブルドーザで楽をし てもあとがつらいと言う訳になる。
　保守としてはほとんど必要ないように例えば停電して も自動復帰出来るようにして、月に1、2度点検しても らい故障の時には連絡してもらうようにした。その他の 定期保守は約3週間おきに測候所員の交代日と合わせて 我々も登り1ヵ月近く大丈夫なようにした。それも10月 15日で止めあと2回のデータ交換は測候所の方に頼んだ。 それは雪が多くなると滑落の危険性もあるので生命には かえられないからである。また冬は降っても雪でほとん ど減衰がないものと予測し観測は12月末で打切った。
　最後に実験結果のあらましを紹介する。使用したラジ オメータはその原理的な点からマージンとして正確に言 えるのは約10dBぐらいまでである。衛星通信等ではそれ ほどマージンがとれないからこの場合10dBでもある程度 衛星通信への利用には役立つものと思われる。なお山頂 のホーンアンテナは仰角41°（後半は20°）であり御殿場 のサントラッカーは方向仰角等が少々異るのでそれらを 考慮して比較した。
　結果を要約すると富士山頂の方がやはり減衰が少く 置局するなら山頂だけでよいことがわかった。これを 数値表現すると減衰10dBを越える時間で比較した場 合、山頂の方が山麓御殿場局の約1／7になることがわかっ た。観測データは7月7日から10月15日迄であり、その間減 衰10dBを越える時間率は約0.4〜0.5％ぐらいで、年間で 考えると約0.1％近くになると思われる。このデータを今ま での観測結果と比較してみると1桁ぐらい時間率が下が っている。即ち通信はマージン10dBを考えた時99.9％可 能であると言うことになる。さらに山頂は都心への見通 しがよく地球局で受信し、都心への中継するためには非 常に好適であるが、前記のような設置上の問題、保守の 問題等が重要な鍵となることがわかった。以上、主とし て富上山と御殿場の高度ダイバシティ実験について述べ たが、前述したレーダとミリ波の減衰との関係について のデータを現在解析中である。

*天空雑音温度測定装置−ある周波数帯（この場合35GHz）での大気輻射温度を測定するもの

　　　稚内、山川両電波観測所開設30周年
　当所の稚内、山川両電波観測所は、昭和21年7月20日に当所の前 身である電波物理研究所の観測所として設置されて以来30年を迎え た。山川電波観測所では、開設30周年を記念して7月20、21日の両 日施設の一般公開を行うとともに映画2本を上映し、約60名の参観 者を迎えた。

　　　第4回宇宙開発将来計画討論会
　8月20日、当所講堂において第4回宇宙開発将来計画討論会が開 催され、宇宙開発計画に関する要望事項（本ニュース8月号参照） 提出後の宇宙開発委員会における審議経過の報告を皮切りに、活発 な討論が行われた。

　　　音波レーダ性能評価試験
　当所第二特別研究室では、8月2日より16日にわたり福島県長沼 町長沼東小学校の校庭において、大気汚染監視用音波レーダ（ソー ダ）の性能評価試験を実施した。

　　　外国出張
　猪股　英行　（通信機器部）
大気汚染ガス検出用レーザレーダシステムの研究のためカナダに出 張（昭和51年9月1日から昭和52年8月31日）
　塩見　正　（鹿島支所）
応用技術衛星1号（ATS-1）を用いた管制運用実験の報告及び通 信衛星（CS）管制ソフトウェアの調査のため米国へ出張（昭和51 年8月17日から昭和51年8月28日）