注入同期における引き込み能力を最適化する外部周期信号の設計

摘要

近年，同期現象の1つである注入同期を無線通信端末における発振器など工学分野へ応用する研究が注目されている．注入同期とは，振動子に外部より周期信号を与えることで，周期信号の周波数に振動子の周波数が引き込まれ，同調する現象である．注入同期において，実環境を想定するとノイズ等の周辺環境の影響により，振動子の周波数は揺らぎ，同期が外れてしまう事がある．したがって，振動子の引き込み能力を最適化する周期信号を設計する事は重要な課題の1つであるといえる．また，この周期信号を設計するために，振動子の外部入力への応答の影響を示す位相応答曲線を正確に推定する事も重要な課題である．従来，田中によってノイズのない理想的な環境下，ノイズ環境下での最適外部信号を設計するアルゴリズムが構築されている．また，PRC推定によっても菊地らがノイズ耐性の強い位相応答曲線の推定手法を提案している．しかし，菊地らは振動子への数値シミュレーションにおけるノイズ環境下での確率微分方程式の解き方に誤りがあった．そのため，菊地らの手法のノイズ耐性を再検証する必要がある．そこで本研究ではまず，代表的な振動子系を想定して，正しい設定で菊地らによる位相応答曲線の推定手法のノイズ耐性の検証を行う．次に，推定した位相応答曲線を用いて，理論的に最適周期信号を設計する．また，最適周期信号の設計の別のアプローチとして遺伝的アルゴリズムを設計し，遺伝的アルゴリズムによる探索解でも上記の信号を得る．その結果，従来手法より精度よく位相応答曲線を推定できるノイズの大きさの範囲を得た．そして，遺伝的アルゴリズムの結果と比較する事により，理論解の妥当性を示した．