ピコ秒電気パルス効率的発生、伝送、整形、及び圧縮に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04805036
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 山下 榮吉 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (40017314)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 来住 直人 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (10195224)
• Keywords: 超短パルス / 光導電効果 / マイクロ波伝送線路 / 周波数分散 / パルス・クロストーク

Research Abstract

本年度の研究実績を以下の通りである。
1.ピコ秒電気パルスの新しい発生方法として非線形性マイクロ波伝送線路におけるソリトン現象を利用することを提案し、このための理論解析及びシミュレーションを行なった。最新のMMIC技術を使用すれば特定の非線形性を持つマイクロ波伝送線路が実現可能となり、これらの非線形性伝送線路において電気ソリトンが発生し、マイクロ波入力信号によりピコ秒オーダーの超短電気パルスまで圧縮できることを示した(1992年電子情報通信学会論文誌発表)。
2.ピコ秒電気パルスは数百ギガ・ヘルツの周波数帯域を持っているため、マイクロストリップなどの伝送線路上を伝搬すると、分散による波形歪みが大きな問題となる。本研究では分散性の少ない伝送線路としてサスペンデッド・コプレーナ導波路を提案し、その波動特性を解析して、パルスの伝搬特性を調べた。従来のマイクロストリップ線路及びコプレーナ導波路に比べて、このサスペンデッド・コプレーナ導波路はピコ秒電気パルスの伝送のために優れた特性を持っていることを理論と実験両面から確認した(1992年IEEE論文誌発表)。
3.MMIC及び超高速デジタル回路を一層高密度化するためには、回路内部の配線間隔を小さくしなければならない。そこで生じる問題は隣接配線の間の信号クロストークである。本研究では二本の任意幅を持つ結合マイクロストリップ線路における超短パルスの歪み及びクロストークを調べた。スペクトル領域法による数値解析を実行し、このような結合線路の中のパルス伝搬特性をコンピュータ・シミュレーションした。また実際に線路パターンを製作して、パルスの波形を測定し、理論解析結果との比較を行なった(1993年IEEE論文誌発表予定)。
4.超短電気パルスの応用を本格的に広げるためには、単純な伝送線路のみならず、種々の線路不連続部ならびに各種デバイスにおけるパルス特性も調べなければならない。本研究ではその一例としてマイクロストリップ分配器を取り上げ、数値解析により得られたSパラメータを用いて、分配器におけるピコ秒電気パルスの波形をシミュレーションと実験の両面から調べた。またこのようなパルス測定によりマイクロ波回路の超広帯域特性を調べる新しい計測方法を提案した(1992年IEEE論文誌発表)。

Research Products

• [Publications] Yongxi Qian and Eikichi Yamashita: "Pahse Compensation and Waveform Reshaping of Picosecond Electrical Pulses Using Dispersive Microwave Transmission Lines" IEEE Trans.Microwave Theory Tech.39. 924-929 (1991)
• [Publications] Yongxi Qian and Eikichi Yamashita: "Exact Simulation of Picosecond Electrical Pulse Generation Using Nonlinear Microwave Transmission Lines" IEICE Trans.Electron.E75-C. 113-116 (1992)
• [Publications] Yongxi Qian,Lei Zhu,and Eikichi Yamashita: "Characterization of Picosecond Pulse Propagation in a Microstrip Line Divider" IEEE Microwave and Guided Wave Lett.2. 191-193 (1992)
• [Publications] Yongxi Qian,Eikichi Yamashita,and Kazuhiko Atsuki: "Modal Dispersion Control and Distortion Suppression of Picosecond Pulses in Suspended Coplanar Waveguides" IEEE Trans.Microwave Theory Tech.40. 1903-1909 (1992)
• [Publications] Yongxi Qian and Eikichi Yamashita: "Theoretical and Experimental Evaluation of Picosecond Pulse Propagation in Suspended Coplanar Waveguides" IEEE MTT-S Int.Symp.Dig.215-218 (1992)
• [Publications] Yongxi Qian and Eikichi Yamashita: "Characterization of Picosecond Pulse Crosstalk Between Coupled Microstrip Lines with Arbitrary Conductor Width" IEEE Trans.Microwave Theory Tech.41. (1993)