2018 Fiscal Year Annual Research Report
Instantaneous Frequency Measurement by asymmetric double side-band optical modulation
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18H01454
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
川西 哲也 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40359063)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 敦史 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 主任研究員 (20400707)
山本 直克 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 室長 (60328523)
稲垣 惠三 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 主任研究員 (60395085)
坂本 高秀 国立研究開発法人情報通信研究機構, ネットワークシステム研究所ネットワーク基盤研究室, 主任研究員 (70392727)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / 周波数 / 高速測定 / 光変調 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、GHzを超える帯域幅を占有する超広帯域無線システムの研究開発が進んでいる。一方で、様々な用途での電波の利用は拡大し続けており、電波資源の有効利用や周波数共用が重要となり、非常に広い周波数帯域における動的な周波数測定が必要となってきている。スペクトラムアナライザなどの従来の計測器では測定に時間がかかり、レーダなどで利用が広がる周波数が高速に変化する信号などに対応することが困難であった。そこで、本研究では光変調技術を用いた高速周波数測定技術の実現を目指す。変調により生じる側波帯の比から高周波(Radio Frequency: RF)信号の周波数を直読するもので、光源や被測定信号の強度変動の影響を受けずに測定が可能である。また、並列化することで、測定精度の向上や、周波数の直接的なデジタイズなども実現できる。
初年度である今年度は、原理実証実験ならびに測定誤差の見積を行った。17GHzから18GHzまでを1マイクロ秒で周波数変化する高速広帯域周波数チャープ信号を測定対象信号として、周波数の時間変化の測定を行った。原理確認実験で用いたシステムでは測定誤差が数％程度であった。誤差の原因としては変調器駆動部や光周波数弁別部のアンバランスが考えられる。今年度以降は、装置の校正方法や対象周波数範囲の拡大のための校正、さらには周波数の情報が光出力として得られる点を活用したレーザ光源の周波数制御、位相制御への応用もあわせて検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画記載の通り、瞬時周波数測定(Instantaneous Frequency Measurement:IFM)を光単側波帯(Single Sideband: SSB)変調器により実現可能であることを原理確認実験によって示した。2つの入力をもつ光SSB変調器の光スペクトルはこれら2つの入力の位相差に依存する。あらかじめ校正された遅延線をこれらの入力の間に設けることで、周波数変化を位相変化に変換し、それをさらに光スペクトルの変化として捉えることが可能となる。今年度は、被測定信号（広帯域周波数チャープ信号）を高速任意波形発生装置で生成した。これを、光SSB変調器と光フィルタで構成される実験系に印加し、IFMが実現可能であることを17-18GHz帯で実証した。周波数掃引速度は1マイクロ秒であった。周波数測定には安価な低速なオシロスコープで十分対応できることも確認できた。原理確認とその高速性(低速のオシロスコープでマイクロ波帯の周波数の測定が可能）であることを示すことができ、初年度としてはおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
原理確認実験で評価した測定誤差を低減するために、変調器や光フィルタなど各部の効率的な校正方法について検討する。また、複数台並べることによる周波数の直接的なデジタル変換や、光出力として得られることを活用したネットワーク校正方法について研究を行い、精度向上と測定範囲の拡大を目指す。また、応用技術として、光信号のスペクトラムや周波数の高速・高精度制御についても原理の検討を行う。
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