電波天文観測用8Gサンプル/秒・超高速A/D変換LSIの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13354001
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 奥村 幸子 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (20224842)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 欣也 九州東海大学, 工学部, 講師 (00279382) ; 近田 義広 国立天文台, 電波天文学研究系, 教授 (30126122) ; 川口 則幸 国立天文台, 地球回転研究系, 教授 (90214618) ; 井口 聖 国立天文台, 電波天文学研究系, 助手 (10342627) ; 百瀬 宗武 茨城大学, 理学部, 助手 (10323205)
• Keywords: 電波天文学 / 観測装置 / 超高速サンプロング / アナルグ・デジタル変換 / デジタル信号処理 / 大規模集積回路

Research Abstract

平成14年度は、前年度に検討した回路内容・規模(ゲート数)とシミュレーション結果に基づき、平成14年前半での技術的な状況(供給が安定かつ容易なLSIの品種等)とコストパフォーマンスを考慮して、本年度でのLSI試作製造に最も適切なプロセス技術を全員で議論し、シリコンゲルマニウム(通称シリコンゲルマ)の0.5ミクロンプロセスを採用した。そこで、シミュレーションの結果を踏まえ、現時点での回路構成は、4GHzサンプリングの場合、入力2-4GHzで3ビット、8GHzサンプリングの場合、4-8GEzのアナログ入力で2ビットの精度が実現可能な回路設計を行うことにした。しかしながら、シリコンゲルマによるLSIの詳細設計は、申請者・共同研究者を含め初めてであり、試作製造先に確認したところ、昨年度のシミュレーションだけでは上記の精度・性能を実現することが困難なことがわかった。そこで、製造先が供給するシリコンゲルマ0.5ミクロンのデバイスパラメータによる回路シミュレーションを実行し、それに基づいて必要な回路を再検討した(担当川口・松本)。最終的に、それをもとによるレイアウト設計作業を実行し、超高速A/D変換LSIの試作製造を行った。製造仕様としては、1)サンプリング周波数8ないし4GHz、2)有効ビット数2ないし3ビット、3)アナログ入力2-4、4-8GHz、0からー1V、50Ω、4)デジタル出力0からー0.9V(SCFL)、4)サンプリングクロック信号発生用のVCO内蔵(参照外部クロック125MHz)である。現在、VCOの発振周波数範囲が異なる2種類の試作LSIが各40個完成し、納入された。製造と平行して、試作したLSIの高速動作の確認及びサンプリング性能の評価を行うための試験回路の設計を進めている(担当奥村・井口)。試験回路の設計にあたっては、既存の広帯域分光相関システム(国立天文台集中相関装置等)に接続してスペクトル取得実験を行うことも念頭に、既存装置とのインターフェース回路を含み、かつ、接続及び分離が容易な実装を検討中である(担当百瀬)。

Research Products

• [Publications] Mahoko Okiura et al.: "Development of 4-Gsps 2-bit ADC with GaAs ICs for radio astronomy"IEEE MTT-S International Microwave Symposium. 1 of 3. 485-488 (2002)
• [Publications] Satoru Iguchi et al.: "The Gigabit Digital Filter and the High-speed ADC for Radio Astronomy"ASP conference series'New Technologies in VLBI'. (in press). (2003)