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THz周波数ΔΣ変調方式を用いた高性能センサ技術の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18H01495
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関富山大学

研究代表者

前澤 宏一  富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (90301217)

研究分担者 安藤 浩哉  豊田工業高等専門学校, 情報工学科, 教授 (30212674)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードΔΣ変調 / 共鳴トンネル / THz / センサ / 周波数ΔΣ変調 / 発振器 / マイクロフォン / FPGA / ノイズフロア
研究成果の概要

本研究は、THz に達する超高周波発振器を用いた周波数ΔΣ変調方式に基づく新しいセンサ技術を開拓するものある。周波数ΔΣ変調方式は、高分解能・高ダイナミックレンジとともに高速動作、広帯域を特徴とするアナログデジタル変換器のコアであり、外部物理量で周波数が変化する発振器を用いることにより、シンプルな構成で高性能なセンサが可能となる。本研究では、この方式を用いた基本センサとして、空洞共振器マイクロフォンセンサの高性能化を実現するとともに、これを用いた原子間力顕微鏡など新たなセンサを提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で対象とした周波数ΔΣ変調方式センサは、高分解能・高ダイナミックレンジ・広帯域であるとともに、本質的にデジタル出力であるという特徴を持つ。高性能なセンサにおける問題点の一つが高性能なアナログデジタル変換を必要とする点であり、本研究成果はこの点で大きな意義がある。また、本センサは外部物理量で周波数が変化する発振器ができれば様々な物理量のセンシングに適用でき、その効果は大きい。例えば、本研究で対象としたマイクロフォンセンサはメンブレンの変位をセンサする位置センサとしても利用でき、幅広い応用が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Experimental Demonstration of a Hard-Type Oscillator Using a Resonant Tunneling Diode and Its Comparison with a Soft-Type Oscillator2021

    • 著者名/発表者名
      MAEZAWA Koichi、ITO Tatsuo、MORI Masayuki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E104.C 号: 12 ページ: 685-688

    • DOI

      10.1587/transele.2021ECS6002

    • NAID

      130008123357

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2021-12-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Oscillator Phase Noise on Frequency Delta Sigma Modulators with a High Oversampling Ratio for Sensor Applications2021

    • 著者名/発表者名
      MAEZAWA Koichi、MORI Masayuki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E104.C 号: 9 ページ: 463-466

    • DOI

      10.1587/transele.2020ECS6026

    • NAID

      130008082171

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2021-09-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transition Dynamics of Multistable Tunnel-Diode Oscillator Used for Effective Amplitude Modulation2021

    • 著者名/発表者名
      NARAHARA Koichi、MAEZAWA Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E104.C 号: 1 ページ: 40-43

    • DOI

      10.1587/transele.2020ECS6012

    • NAID

      130007965112

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2021-01-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Noise Floor Reduction in Frequency Delta-Sigma Modulation Microphone Sensors2021

    • 著者名/発表者名
      Maezawa Koichi、Mori Masayuki、Andoh Hiroya
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 10 ページ: 3470-3470

    • DOI

      10.3390/s21103470

    • NAID

      120007036355

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Delta-sigma modulation microphone sensors employing a resonant tunneling diode with a suspended microstrip resonator2020

    • 著者名/発表者名
      Maezawa Koichi、Ito Tatsuo、Mori Masayuki
    • 雑誌名

      Sensor Review

      巻: 40 号: 5 ページ: 535-542

    • DOI

      10.1108/sr-03-2020-0044

    • NAID

      120006887780

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study on impedance matching and maximum wireless power transfer efficiency of circuits with resonant coupling based on simplified <i>S</i>-matrix2019

    • 著者名/発表者名
      Andoh Hiroya, Tsuzuki Keita, Oikawa Dai, Sugiura Toko, Tsukamoto Takehiko, Maezawa Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 16 号: 11 ページ: 20190156-20190156

    • DOI

      10.1587/elex.16.20190156

    • NAID

      130007661786

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Possibilities of Large Voltage Swing Hard-Type Oscillators Based on Series-Connected Resonant Tunneling Diodes2018

    • 著者名/発表者名
      MAEZAWA Koichi、MORI Masayuki
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E101.C 号: 5 ページ: 305-310

    • DOI

      10.1587/transele.E101.C.305

    • NAID

      130006729735

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2018-05-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of a hard-type oscillator using series-connected tunnel diodes2018

    • 著者名/発表者名
      Narahara Koichi、Maezawa Koichi
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 15 号: 10 ページ: 20180355-20180355

    • DOI

      10.1587/elex.15.20180355

    • NAID

      130006744393

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A microwave chaos generator circuit employing a resonant tunneling diode2021

    • 著者名/発表者名
      Umer Farooq, Masayuki Mori, Koichi Maezawa
    • 学会等名
      2nd International Electronic Conference (IEC2021) - Enabling Nanoelectronics
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 周波数ΔΣ変調方式変位センサを用いたAFM/表面粗さ計の可能性2021

    • 著者名/発表者名
      前澤 宏一, 森 雅之
    • 学会等名
      Future Technologies from HIMEJI 2021、第13回集積化MEMSシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] TE113モードを用いたFMΔΣ変調方式マイクロフォンセンサの特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      中干場 翔伍、森 雅之、前澤 宏一
    • 学会等名
      令和3年度(2021年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 共鳴トンネルダイオードを用いた周波数ΔΣ方式マイクロフォンセ ンサの 実験的検証2021

    • 著者名/発表者名
      相澤 一仙、 森 雅之、 前澤 宏一
    • 学会等名
      令和3年度(2021年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Resonant tunneling hard-type oscillators for THz applications2021

    • 著者名/発表者名
      Koichi Maezawa, Masayuki Mori, Hiroya Andoh, and Taiichi Otsuji
    • 学会等名
      東北大学 電気通信研究所 令和2年度共同プロジェクト研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 共鳴トンネルダイオードを用いたハードタイプ発振器の位相ノイズ特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤多津生、森雅之、前澤宏一
    • 学会等名
      令和2年度(2020年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ループフィードバック型発振器を用いた周波数ΔΣマイクロフォンセンサの検討2020

    • 著者名/発表者名
      田端一貴、森雅之、前澤宏一
    • 学会等名
      令和2年度(2020年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Resonant Tunneling Chaos Generator on a Printed Circuit Board (PCB) Employing Bonding Wires for High Quality Inductors2020

    • 著者名/発表者名
      UMER Farooq, Masayuki MORI, Koichi MAEZAWA
    • 学会等名
      令和2年度(2020年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Fluidic Self-Assembly用Geバンプ接続のマイクロ波/ミリ波特性について2020

    • 著者名/発表者名
      大寺悠介、森雅之、前澤宏一
    • 学会等名
      令和2年度(2020年)応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 周波数ΔΣ変調方式センサにおける位相ノイズのシンプルなモデル化とその実験的検証2020

    • 著者名/発表者名
      前澤 宏一, 森 雅之
    • 学会等名
      Future Technologies from KUMAMOTO ONLINE、第12回集積化MEMSシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Resonant tunneling diode oscillators for high performance sensors2020

    • 著者名/発表者名
      Koichi Maezawa
    • 学会等名
      東北大学 電気通信研究所 令和元年度共同プロジェクト研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Resonant Tunneling Delta Sigma Modulation Ultrasound Sensors Using A Suspended Microstrip Disk Resonator2019

    • 著者名/発表者名
      Koichi Maezawa and Masayuki Mori
    • 学会等名
      13th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics (TWHM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spurious Free Oscillations of the Resonant Tunneling Hard-Type Oscillators Having a Simple Capacitor Coupled Trigger Input2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Ito, Masayuki, Mori and Koichi Maezawa
    • 学会等名
      13th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics (TWHM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共鳴トンネルダイオード発振器の回路構成と回路パラメータの位相ノイズへの影響2019

    • 著者名/発表者名
      吉田素将、森 雅之、前澤宏一
    • 学会等名
      令和元年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 周波数⊿Σ型振動センサ―用発振器に対する基板歪みの効果2019

    • 著者名/発表者名
      本村彰啓、前澤宏一、森 雅之
    • 学会等名
      令和元年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 周波数⊿Σ変調方式センサに対する発振器位相ノイズの影響2019

    • 著者名/発表者名
      前澤宏一、森雅之
    • 学会等名
      電子情報通信学会、電子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Resonant tunneling hard-type oscillators having a Schottky diode trigger circuit for stable and large voltage swing operation2018

    • 著者名/発表者名
      Koichi Maezawa, Motoyuki Yoshida, Masayuki Mori
    • 学会等名
      The 42nd Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits held in Europe
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1-MHz strain detection using resonant tunneling delta-sigma modulation sensors2018

    • 著者名/発表者名
      K. Maezawa, T. Tajika, M. Mori
    • 学会等名
      2018 Asia-Pacific Workshop on Fundamentals and Applications of Advanced Semiconductor Devices (AWAD 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Koichi Maezawa, Motoyuki Yoshida, Masayuki Mori2018

    • 著者名/発表者名
      Operating Mechanism and Voltage Swing Enhancement of the Hard-type Oscillators Based on Series-connected RTDs
    • 学会等名
      Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 周波数⊿Σ変換方式を用いたマイクロフォンセンサの帯域内雑音低減2018

    • 著者名/発表者名
      村谷龍星、前澤宏一、森雅之
    • 学会等名
      平成30年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 空洞共振器を用いた周波数⊿Σ型振動センサの提案2018

    • 著者名/発表者名
      本村彰啓、前澤宏一、島田知輝、山川雅輝、村谷龍星、森雅之
    • 学会等名
      平成30年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 共鳴トンネルダイオードを用いた硬い発振器2018

    • 著者名/発表者名
      吉田素将、森雅之、前澤宏一
    • 学会等名
      第4回有機・無機エレクトロニクスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 周波数ΔΣ変調型センサのための10GS/s FPGA測定系の構築2018

    • 著者名/発表者名
      前澤宏一、山岡昂博、森雅之
    • 学会等名
      電子情報通信学会、 電子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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