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本研究ではアクシオンやダークフォトンなどを広帯域に探索するためのスペクトロメータの開発を行う。従来マイクロ波共振空洞を用いた探索が行われていたが、球面鏡などを用いた新しい手法が提案されている。この新手法では広帯域の質量にわたってダークマター探索を行うことができるが、これを効率よく行うためには広い分光器を用いる必要がある。市販のシグナルアナライザーでは帯域が足りないため、本研究では ADC/DAC と FPGA が一体となった RFSoC を用いて独自に分光器を開発する。
本年度は開発したファームウェアを実際の RFSoC を搭載したボードに適用し、性能試験を行なった。実際のボードに適用する際には FPGA 内の各コンポーネントの量やそれぞれの間の配線に拘束されるため、目標となる動作周波数を達成するためには最適化が必要となる。分光部分では高速フーリエ変換を 16 並列で動かし最後に組み合わせる方式をとっているが、この最後の組み合わせの部分に問題が生じた。そこでこの組み合わせ部分のアルゴリズムの最適化を行い、必要なコンポーネントを最小化して解決することができた。
実際に RFSoC を搭載したボードに実装することができたので、性能試験を行なった。まずシグナルジェネレータを用いて単色の信号を入力し、想定通りの周波数に分光されて信号が得られることを確認した。また、温度の異なる黒体輻射源を２つ用いて分光計に入力し、時間あたりの性能の検証を行なった。その結果、設計通りほぼ 100 パーセントの効率でデータ取得が行えることが確認できた。
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