JP2011022122A - 極短電磁パルススペクトラム測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来のスペクトラムアナライザは高いＱのフィルタを使用していないので、極短の電磁パルスの周波数スペクトラムは測定できなかった。
【解決手段】高いＱ値のファブリペロー共振器を用いることによって、１波長のＱ倍の波長まで信号が持続することを利用して、極短パルスの周波数スペクトラムが測定できる。
【選択図】図１

Description

本発明は極短の電磁パルスを周波数スペクトラム測定することに関するものである。

現在、電磁波の周波数スペクトラムを測定する場合は、周波数が変化できるフィルタを用いている。この周波数をスイープすることによって、指定した周波数内のスペクトラムが測定できる。なお、これらの測定器は連続波が対象で、パルスの場合は問題がある。しかも、１ｐｓｅｃ幅のパルスが１秒間に５０個しかない場合は、スペクトラム測定は不可能である。

このように１ｐｓｅｃ幅のパルスが１秒間に５０個しかない場合の問題を残している。

このような従来技術の背景の中で、Ｑ値の高い共振器を使って、パルス中の共振周波数成分をパルス入力がなくなった後も共振続けさせる方法を用いる。
Ｑ値の意味は、１周期の波がＱ倍周期まで残存して共振しつづけるということを示している。このような共振器付きのスペクトラムアナライザを用いれば、１周期のパルスがＱ倍周期目ごとに来れば、波を打ってはいるけれども連続波になるということを示している。この原理を用いる。

以下に実施例１を示す。図１を用いて説明する。
コンピュータでコントローラ６をコントロールして、直動モータ５が往復１サイクル２秒で平面ミラー４が上下に動いている。なお、ミラー間の距離による共振周波数は計算してあり、コンピュータで、横軸が周波数で画面化されている。５０ｐｓｅｃ幅の極短パルスが誘電体導波路１を通って、ファブリペロー共振器に入ってきた。
パルスは多くの周波数成分を持っているので、多くの周波数で共振する。なおこのときの共振器のＱ値は５０，０００であった。
共振波は誘電体導波路を通って、ローノイズアンプ７で増幅される。次に検波装置８で検波され、低周波のローノイズアンプで増幅されてコンピュータのＡ／Ｄコンバータでディジタル信号に変換される。信号は、平面ミラーの往復回数だけ加算される。ここでは５０回加算され、周波数スペクトルが形成された。
なお、ファブリペローで１オクターブ程度の帯域をカバーすると、２倍波の共振もしてしまう。この場合は、ローパスフィルタを用いた処理とハイパスフィルタを用いた処理で２倍波の除去を行う。また、周波数スペクトルからパルスを再現するには、逆フーリエ変換を行う。

以下に実施例２を示す。共振器が超電導材料でできている場合を示す。図１では、共振器の片方のミラーが平面であるが、ここでは２つのミラーとも球面の場合を説明する。球面の場合のミラー間の一番長い距離は、片方が平面の場合の距離の約２倍で同じ周波数の共振をする。共振器を超電導材料のＮｂでつくる場合は、少なくとも共振器部分をデュアーに入った液体ヘリウムに浸漬する。なお、高温超電導材料で共振器をつくる場合は少なくとも共振器部分を液体窒素に漬けるか、−１８０℃以下の電気式冷凍庫に入れる。なお超電導材料を使用したら共振器のＱ値は５０万以上になった。

極短電磁パルススペクトラム測定ステムの１例

１．誘電体導波路
２．誘電体導波路
３．ファブリペロー共振器
４．平面ミラー
５．直動モーター
６．直動モーターコントローラ
７．ローノイズアンプ
８．検波装置

Claims (5)

1. ファブリペロー共振器のミラー間距離を移動させることによって、共振周波数を移動させ、入力電気信号の周波数スペクトルを測定する装置
2. コンピュータでファブリペロー共振器のミラー間距離を移動させ、画面の横軸に周波数を表示して、縦軸に共振器出力、または共振器検波出力を表示する請求項１の周波数スペクトルを測定する装置
3. ファブリペロー共振器への入力伝送路および出力伝送路が誘電体導波路である請求項１、２の周波数スペクトルを測定する装置
4. ファブリペロー共振器は片方のミラーが球面で、他方のミラーが平面である請求項１、２、３の周波数スペクトルを測定する装置
5. ファブリペロー共振器の少なくともミラー部が超電導材料である請求項１、２、３、４の周波数スペクトルを測定する装置

Images