宇宙プラズマ波動観測器の小型集積化に関する研究

今年度は、研究テーマである「宇宙プラズマ波動観測器の小型集積化に関する研究」について、主に(1)特定用途向け集積回路(ASIC)とFPGAを利用した新型プラズマ波動受信器の開発、(2)ワンチップスペクトル受信器の実現に向けた受信器ディジタル部のASIC化を行った。(1)について、理学観測において従来用いられてきたスペクトル受信器の欠点を解決する新しい構成のスペクトル受信器を開発した。我々の提案している新型受信器は、外部信号によりフィルタのカットオフ周波数が制御されるアナログ部と、ディジタル信号処理及び受信器全体の制御を行うディジタル部から構成されている。本研究では、新型受信器に必要とされる、外部信号により観測帯域を変更することのできるアナログ部をASICとして設計し、ディジタル部をFPGAで実装することにより、このような新型スペクトル受信器を小型で実現した。(2)について、受信器をより小型で実現するため、ディジタル部をASIC化することでアナログASICと混載したワンチップ受信器の実現を目標としている。今年度は、まず(1)において実現したスペクトル受信器における制御回路をASICとして開発した。開発した制御回路は、そのサイズが0.2 mm x 0.2 mm と非常に小型であり、また新型スペクトル受信器における制御回路として必要な動作が可能であることを確認した。さらに、FFTモジュールのASICによる設計に成功し、製造前のシミュレーションにおいて望む動作が得られることを確認した。設計した回路はサイズが4 mm x 4 mmと小型であり、またシミュレーション時における消費電力が116 mWとなり、小型かつ省電力化が期待できる。これらのASICチップの検証後は、設計した回路をこれまでに開発したアナログ回路と混載することで、ワンチップ受信器が実現できる見込みである。

今年度は、研究テーマである「宇宙プラズマ波動観測器の小型集積化に関する研究」について、主に(1)特定用途向け集積回路(ASIC)とFPGAを利用した新型プラズマ波動受信器の開発、(2)ワンチップスペクトル受信器の実現に向けた受信器ディジタル部のASIC化を行った。(1)について、理学観測において従来用いられてきたスペクトル受信器の欠点を解決する新しい構成のスペクトル受信器を開発した。我々の提案している新型受信器は、外部信号によりフィルタのカットオフ周波数が制御されるアナログ部と、ディジタル信号処理及び受信器全体の制御を行うディジタル部から構成されている。本研究では、新型受信器に必要とされる、外部信号により観測帯域を変更することのできるアナログ部をASICとして設計し、ディジタル部をFPGAで実装することにより、このような新型スペクトル受信器を小型で実現した。(2)について、受信器をより小型で実現するため、ディジタル部をASIC化することでアナログASICと混載したワンチップ受信器の実現を目標としている。今年度は、まず(1)において実現したスペクトル受信器における制御回路をASICとして開発した。開発した制御回路は、そのサイズが0.2 mm x 0.2 mm と非常に小型であり、また新型スペクトル受信器における制御回路として必要な動作が可能であることを確認した。さらに、FFTモジュールのASICによる設計に成功し、製造前のシミュレーションにおいて望む動作が得られることを確認した。設計した回路はサイズが4 mm x 4 mmと小型であり、またシミュレーション時における消費電力が116 mWとなり、小型かつ省電力化が期待できる。これらのASICチップの検証後は、設計した回路をこれまでに開発したアナログ回路と混載することで、ワンチップ受信器が実現できる見込みである。