共鳴トンネルカオスデバイスを用いた超高周波信号生成・処理技術の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650344
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 前澤 宏一 名古屋大学, 工学部, 助教授 (90301217)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水谷 孝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70273290)
• Keywords: カオス / 共鳴トンネル / 分周器 / 集積回路 / HEMT / InGaAs / InAlAs / InP

Research Abstract

平成12年度には主として1)各種回路におけるカオス生成の可否とその生成条件の検討、2)実デバイスによる実証、を行った。
1)については、まず、RTDと容量、インダクタからなる最もシンプルな共鳴トンネルカオス回路について、シミュレーションにより、カオティックな出力が得られる条件を検討した。2次元の分岐図を作成し、カオス状態と長周期状態の出現領域がインダクタと容量の比でもってコントロールできることを見いだした。この現象は応用を考える際に非常に重要である。
次に非線形写像を利用したマップ型カオスの生成回路についても検討を行った。これは、RTDとFETにより、シフトマップと呼ばれる非線形な写像回路を作製する試みであり、シミュレーションにより、その基本動作を確認した。
2)としては、上記第一の回路について、高周波での動作実証に取り組んだ。高周波動作を実証するためには、測定系の影響を避けるために出力バッファ回路とともに回路を集積する必要がある。そのため、トランジスタ(HEMT)とRTD、容量、インダクタの集積化技術について検討し、カオス生成MMIC(Monolithic Microwave IC)のプロトタイプ試作を行った。現在、測定中であるが、既に12GHzまでの動作を確認し、本提案の有効性の一端を示した。
また、マップ型のカオス生成回路については、Si-CMOS素子によるRTDのエミュレーション回路を提案し、これを用いた写像回路をVDEC(大規模集積システム設計教育センタ)により試作した。その結果、非常に良好な写像特性が得られることを確認した。

Research Products

• [Publications] Y.Kawano: "A Novel Frequency Divider using Resonant Tunneling Chaos Circuit"Technical Report of IEICF. FD2000-265 SDH2000-219. 35-40 (2001)
• [Publications] Y.Kawano: "High-Speed Operation of a Novel Frequency Divider using Tunneling Chaos Circuit to be printed"Indium Phosphide and Related Materials. (2001)