双安定ポテンシャル回路による低S/N比信号の高感度検出

摘要

Stochastic resonance (SR), a phenomenon that signals can be enhanced with especial noise strength in a non-linear system, is focused as a method of sensitively detecting weak signals in a heavy noise environment. In this work, in order to sensitively detect high-speed aperiodic signals, a non-linear circuit based on overdampd Langevin equation and simple bistable potential is designed and experimented. In the results, SR phenomenon was confirmed and signal detecting ratio was improved at aperiodic signal of 10 to 100 kb/s bit rate when signal-to ratio is below1. The higher speed of the designed circuit can be expected by increasing integrator gain of the main element in the non-linear circuit.%過酷なノイズ環境においても微弱信号を高感度に検出する方法として，非線形系システムにおいてある特定のノイズ強度のときに信号成分が強調される確率共鳴が注目されている.本研究では，高速な非周期信号の高感度検出を目的に，過減衰を受ける系でのランジュバン方程式とシンプルな双安定ポテンシャルに基づく非線形回路を試作し，実験を行った.実験の結果，SNRが1以下のビットレート10〜100kb/sの非周期信号において，確率共鳴現象の発現と，信号検出率が向上することを確認した.また，非線形回路を構成する積分回路のゲインを上げることで，回路の応答速度が向上することを明らかにし，更なる高速化の見通しを得た。