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図面 (10)

課題

高い周波数帯域での良好な無作為性の周波数変化をもつ白色雑音信号雑音信号発生装置ならびにその利用装置を簡便な構成で提供する。

解決手段

逆バイアス電圧Vbを変化させたときの白色雑音信号11aを増幅整流して得られる脈動波形が所定の波形範囲内に入る特性をもつツェナーダイオード11(G)により白色雑音信号11aを得るとともに、高い周波数帯域での良好な周波数変化を得るために、脈動波形の脈動部分を超えた電圧Vb(G)を逆バイアス電圧Vbとして与える各手段を設けたものである。ツェナーダイオード11の選別と逆バイアス電圧Vb(G)の選定とによる簡便な手段で高い周波数帯域での良好な周波数変化をもつ白色雑音信号11aを得ることができる。利用装置としては、乱数などの無作為データ信号を発生する無作為データ信号装置、その無作為データ信号にもとづいて通信内容を暗号化した通信信号通信する秘密通信装置がある。

概要

背景

この種の雑音信号発生装置として、図6のような雑音信号発生装置10の構成(以下、第1従来技術という)が、CQ出版株式会社昭和62年1月発行トランジスタ技術」誌SPECIAL NO.1などにより開示されている。なお、以下の図において、同一の符号で示す部分は同一の機能をもつ部分である。

図6において、ツェナーダイオード11には、保護用抵抗R1を介して直流電源による逆バイアス電圧+Vbを与えることにより、ツェナー電圧Vzを超えた電圧が与えられているので、ツェナー電流が流れるとともに、ツェナーダイオード11の両端間白色雑音信号11aを発生する。

この白色雑音信号11aは、電圧が小さいので、抵抗R2・R3とコンデンサC1とによる負帰還回路をもつ非反転型演算増幅回路12で増幅して、所要の電圧の白色雑音信号12aを得ている。

また、こうした白色雑音信号12aにもとづいて、無作為性の変化をもつ数、すなわち、乱数データ信号、または、この乱数を符号に変換した無作為性の変化をもつ符号のデータ信号(以下、これらのデータ信号を総称して無作為データ信号という)を得る無作為データ信号装置として、図7のような無作為データ信号装置20の構成(以下、第2従来技術という)が周知である。

図7において、変換回路21は、雑音信号発生装置10からの白色雑音信号12aにおける無作為性の周波数変化を、数の変化または符号の変化に変換して無作為データ信号21aを得る回路であって、例えば、白色雑音信号12aをリミッタ回路または微分回路によってパルスの信号に変換し、このパルスのごく短い所定の時間内、例えば、1μsごとにおける発生数計数して得られる数、各パルスの間をクロックパルスで計数して得られる数などを2進数ディジタル値に変換して得られる無作為の数による無作為データ信号、または、このディジタル値を50音文字またはアルファベット文字などの符号に変換して得られる無作為の符号による無作為データ信号21aを得るようにしたものである。

なお、上記の数による無作為データ信号21aを発生する構成の場合には、例えば、図8のような不作為性をもつ5桁の2進数を順次に発生するとともに、例えば、同一の2進数が出現するまでの間が不等間隔になっていることを調べるなどにより無作為性の検定を行っていることも周知だある。

さらに、こうした無作為データ信号21aによって通信内容を変化させることにより暗号化した秘密信号を用いて通信を行う秘密通信装置として、図9のような秘密通信装置100の構成(以下、第3従来技術という)が、本願出願人等の出願にもとづく特開平10−326365号公報により開示されている。

図9において、秘密通信装置100は、例えば、自動車70側の通信装置50と料金所80側の通信装置60とで構成されており、例えば、自動車70に設けたICカード処理装置71と、料金所80に設けた料金徴収処理装置81との間における通信処理の内容を第三者秘匿した安全性をもたせて通信するようにしたものである。

そして、各通信装置50・60は、それぞれ、各マイクロコンピュータによる制御処理部(以下、CPUという)51・61により所要の制御処理を行っており、通信装置50から通信装置60への送信処理は、ICカード処理装置71からのICカード(図示せず)に関する情報データ71aを、無作為データ信号装置20(以下、20Aという)の無作為データ信号21a(以下、21a1という)と、予め約束を取り交わして定めた鍵データKを記憶した鍵記憶回路52からの鍵データ信号52aと、予め約束を取り交わして定めた秘匿処理のためのアルゴリズムを記憶したアルゴリズム記憶回路54とからアルゴリズム信号54aとにもとづいて、CPU51が暗号化処理を行って得られる暗号信号51aを通信回路55で、無線周波数変調信号に変換した後に増幅(以下、変調・増幅という)して得られる信号を送信信号55aとし、この送信信号55aをアンテナ56から送信する。

通信装置60での受信処理は、送信信号55aをアンテナ66で受信して得られた受信信号66aを通信回路65で増幅した後に検波して得られる暗号信号65aとし、この暗号信号65aを、鍵記憶回路52と同様の鍵記憶回路62からの鍵データ信号52aと、アルゴリズム記憶回路54と同様のアルゴリズム記憶回路64からのアルゴリズム信号54aにもとづいて、通信装置50側における無作為データ信号装置20Aの無作為データ信号21a1による無作為データの内容を解読することにより、ICカード処理装置71からの情報データ71aに対応する情報データ信号61aを得て、この情報データ信号61aを料金徴収処理装置81に与えて所要の料金徴収処理を行わせるものである。

また、通信装置60から通信装置50への送信処理は、料金徴収処理装置81からのICカードに対する処理データ81aを、無作為データ信号装置20Aと同様の無作為データ信号装置20(以下、20Bという)からの無作為データ信号21a(以下、21a2という)と、鍵記憶回路62からの鍵データ信号52aと、アルゴリズム記憶回路64からアルゴリズム信号54aとにもとづいて、CPU61が暗号化処理を行って得られる暗号信号61bを通信回路65で変調・増幅して得られる信号を送信信号65aとし、この送信信号65bをアンテナ66から送信する。

通信装置50での受信処理は、送信信号65bをアンテナ56で受信して得られた受信信号56aを通信回路55で増幅・検波して得られる信号を暗号信号56bとし、この暗号信号56bを、鍵記憶回路52からの鍵データ信号52aと、アルゴリズム記憶回路54からアルゴリズム信号54aにもとづいて、通信装置60側の無作為データ信号装置20Bの無作為データ信号21a2による無作為データを解読することにより、料金徴収処理装置81からの処理データ81aに対応する処理データ信号51bを得て、この処理データ信号51bをICカード処理装置71に与えて所要の料金徴収処理を行わせるものである。

そして、上記の秘匿のため暗号化としては、特定の文に隠された意味など利用する隠文式、特定の語句を約束に従った語句に変換する約束語式、特定の語句や文を約束に従って分散配置する分置式、特定の文または語句の文字を約束に従って配置位置を置き換え転置式、特定の文または語句を約束に従ってマーク・図形などに換える換字式、または、これらの各式のうちの複数を適宜に組み合わせた混合式などの利用する構成(以下、第4従来技術という)が昭和49年7月ダイヤモンド社発行「暗号の秘密」などによって開示されている。

したがって、上記の秘匿のためのアルゴリズムの記憶は、上記の第4従来技術における暗号化のうちのいずれかをアルゴリズム化したもの記憶させればよいことも周知である。

また、上記の第1従来技術の雑音信号発生装置10による白色雑音信号12aは、通信関連装置における信号対雑音比、すなわち、S/Nの測定にも利用し得ることは言うまでもない。

概要

高い周波数帯域での良好な無作為性の周波数変化をもつ白色雑音信号の雑音信号発生装置ならびにその利用装置を簡便な構成で提供する。

逆バイアス電圧Vbを変化させたときの白色雑音信号11aを増幅・整流して得られる脈動波形が所定の波形範囲内に入る特性をもつツェナーダイオード11(G)により白色雑音信号11aを得るとともに、高い周波数帯域での良好な周波数変化を得るために、脈動波形の脈動部分を超えた電圧Vb(G)を逆バイアス電圧Vbとして与える各手段を設けたものである。ツェナーダイオード11の選別と逆バイアス電圧Vb(G)の選定とによる簡便な手段で高い周波数帯域での良好な周波数変化をもつ白色雑音信号11aを得ることができる。利用装置としては、乱数などの無作為データ信号を発生する無作為データ信号装置、その無作為データ信号にもとづいて通信内容を暗号化した通信信号を通信する秘密通信装置がある。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

ツェナーダイオードに所定の逆バイアス電圧を与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号(以下、白色雑音信号という)を発生する雑音信号発生装置であって、前記無作為性を高めるために、前記逆バイアス電圧を変化させたときの前記白色雑音信号を増幅整流して得られる脈動波形が所定の波形範囲内に入る特性をもつ前記ツェナーダイオードにより前記白色雑音信号を得る雑音信号手段と、所定の周波数帯域よりも高い周波数帯域での前記周波数変化を得るために、前記脈動波形における脈動部分を超えた箇所の電圧を前記逆バイアス電圧として与える逆バイアス手段とを具備することを特徴とする雑音信号発生装置。

請求項2

ツェナーダイオードに所定の逆バイアス電圧を与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号(以下、白色雑音信号という)を発生するとともに、前記白色雑音信号にもとづいて無作為性の変化をもつ数または符号を表すデータ信号(以下、無作為データ信号という)を得る無作為データ信号装置であって、前記周波数変化の無作為性を高めるために、前記逆バイアスを変化させたときの前記白色雑音信号を増幅・整流して得られる脈動波形が所定の波形範囲内に入る特性をもつ前記ツェナーダイオードにより前記白色雑音信号を得る雑音信号手段と、所定の周波数帯域よりも高い周波数帯域での前記周波数変化を得るために、前記脈動波形における脈動部分を超えた箇所の電圧を前記逆バイアス電圧として与える逆バイアス手段と、前記周波数変化にもとづいて前記無作為データ信号を得るデータ信号手段とを具備することを特徴とする無作為データ信号装置。

請求項3

ツェナーダイオードに所定の逆バイアス電圧を与えることにより、無作為性の周波数をもつ雑音信号(以下、白色雑音信号という)を発生するとともに、前記白色雑音信号にもとづいて得られる無作為性の変化をもつ数または符号を表すデータ信号(以下、無作為データ信号という)によって通信内容を変化させた秘密通信信号により通信を行う秘密通信装置であって、前記周波数変化の無作為性を高めるために、前記逆バイアスを変化させたときの前記白色雑音信号を増幅・整流して得られる脈動波形が所定の波形範囲内に入る特性をもつ前記ツェナーダイオードにより前記白色雑音信号を得る雑音信号手段と、所定の周波数帯域よりも高い周波数帯域での前記周波数変化を得るために、前記脈動波形における脈動部分を超えた箇所の電圧を前記逆バイアス電圧として与える逆バイアス手段と、前記周波数変化にもとづいて前記無作為データ信号を得るデータ信号手段とを具備することを特徴とする秘密通信装置。

技術分野

0001

この発明は、ツェナーダイオードに所定の逆バイアス電圧を与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号、すなわち、白色雑音信号を発生する雑音信号発生装置ならびにその利用装置、例えば、上記の白色雑音信号にもとづいて無作為性の変化をもつ符号または数を表すデータ信号を得る無作為データ信号装置、上記のデータ信号によって通信内容を変化させた秘密信号により通信を行う秘密通信装置などに関するものである。

背景技術

0002

この種の雑音信号発生装置として、図6のような雑音信号発生装置10の構成(以下、第1従来技術という)が、CQ出版株式会社昭和62年1月発行トランジスタ技術」誌SPECIAL NO.1などにより開示されている。なお、以下の図において、同一の符号で示す部分は同一の機能をもつ部分である。

0003

図6において、ツェナーダイオード11には、保護用抵抗R1を介して直流電源による逆バイアス電圧+Vbを与えることにより、ツェナー電圧Vzを超えた電圧が与えられているので、ツェナー電流が流れるとともに、ツェナーダイオード11の両端間に白色雑音信号11aを発生する。

0004

この白色雑音信号11aは、電圧が小さいので、抵抗R2・R3とコンデンサC1とによる負帰還回路をもつ非反転型演算増幅回路12で増幅して、所要の電圧の白色雑音信号12aを得ている。

0005

また、こうした白色雑音信号12aにもとづいて、無作為性の変化をもつ数、すなわち、乱数のデータ信号、または、この乱数を符号に変換した無作為性の変化をもつ符号のデータ信号(以下、これらのデータ信号を総称して無作為データ信号という)を得る無作為データ信号装置として、図7のような無作為データ信号装置20の構成(以下、第2従来技術という)が周知である。

0006

図7において、変換回路21は、雑音信号発生装置10からの白色雑音信号12aにおける無作為性の周波数変化を、数の変化または符号の変化に変換して無作為データ信号21aを得る回路であって、例えば、白色雑音信号12aをリミッタ回路または微分回路によってパルスの信号に変換し、このパルスのごく短い所定の時間内、例えば、1μsごとにおける発生数計数して得られる数、各パルスの間をクロックパルスで計数して得られる数などを2進数ディジタル値に変換して得られる無作為の数による無作為データ信号、または、このディジタル値を50音文字またはアルファベット文字などの符号に変換して得られる無作為の符号による無作為データ信号21aを得るようにしたものである。

0007

なお、上記の数による無作為データ信号21aを発生する構成の場合には、例えば、図8のような不作為性をもつ5桁の2進数を順次に発生するとともに、例えば、同一の2進数が出現するまでの間が不等間隔になっていることを調べるなどにより無作為性の検定を行っていることも周知だある。

0008

さらに、こうした無作為データ信号21aによって通信内容を変化させることにより暗号化した秘密信号を用いて通信を行う秘密通信装置として、図9のような秘密通信装置100の構成(以下、第3従来技術という)が、本願出願人等の出願にもとづく特開平10−326365号公報により開示されている。

0009

図9において、秘密通信装置100は、例えば、自動車70側の通信装置50と料金所80側の通信装置60とで構成されており、例えば、自動車70に設けたICカード処理装置71と、料金所80に設けた料金徴収処理装置81との間における通信処理の内容を第三者秘匿した安全性をもたせて通信するようにしたものである。

0010

そして、各通信装置50・60は、それぞれ、各マイクロコンピュータによる制御処理部(以下、CPUという)51・61により所要の制御処理を行っており、通信装置50から通信装置60への送信処理は、ICカード処理装置71からのICカード(図示せず)に関する情報データ71aを、無作為データ信号装置20(以下、20Aという)の無作為データ信号21a(以下、21a1という)と、予め約束を取り交わして定めた鍵データKを記憶した鍵記憶回路52からの鍵データ信号52aと、予め約束を取り交わして定めた秘匿処理のためのアルゴリズムを記憶したアルゴリズム記憶回路54とからアルゴリズム信号54aとにもとづいて、CPU51が暗号化処理を行って得られる暗号信号51aを通信回路55で、無線周波数変調信号に変換した後に増幅(以下、変調・増幅という)して得られる信号を送信信号55aとし、この送信信号55aをアンテナ56から送信する。

0011

通信装置60での受信処理は、送信信号55aをアンテナ66で受信して得られた受信信号66aを通信回路65で増幅した後に検波して得られる暗号信号65aとし、この暗号信号65aを、鍵記憶回路52と同様の鍵記憶回路62からの鍵データ信号52aと、アルゴリズム記憶回路54と同様のアルゴリズム記憶回路64からのアルゴリズム信号54aにもとづいて、通信装置50側における無作為データ信号装置20Aの無作為データ信号21a1による無作為データの内容を解読することにより、ICカード処理装置71からの情報データ71aに対応する情報データ信号61aを得て、この情報データ信号61aを料金徴収処理装置81に与えて所要の料金徴収処理を行わせるものである。

0012

また、通信装置60から通信装置50への送信処理は、料金徴収処理装置81からのICカードに対する処理データ81aを、無作為データ信号装置20Aと同様の無作為データ信号装置20(以下、20Bという)からの無作為データ信号21a(以下、21a2という)と、鍵記憶回路62からの鍵データ信号52aと、アルゴリズム記憶回路64からアルゴリズム信号54aとにもとづいて、CPU61が暗号化処理を行って得られる暗号信号61bを通信回路65で変調・増幅して得られる信号を送信信号65aとし、この送信信号65bをアンテナ66から送信する。

0013

通信装置50での受信処理は、送信信号65bをアンテナ56で受信して得られた受信信号56aを通信回路55で増幅・検波して得られる信号を暗号信号56bとし、この暗号信号56bを、鍵記憶回路52からの鍵データ信号52aと、アルゴリズム記憶回路54からアルゴリズム信号54aにもとづいて、通信装置60側の無作為データ信号装置20Bの無作為データ信号21a2による無作為データを解読することにより、料金徴収処理装置81からの処理データ81aに対応する処理データ信号51bを得て、この処理データ信号51bをICカード処理装置71に与えて所要の料金徴収処理を行わせるものである。

0014

そして、上記の秘匿のため暗号化としては、特定の文に隠された意味など利用する隠文式、特定の語句を約束に従った語句に変換する約束語式、特定の語句や文を約束に従って分散配置する分置式、特定の文または語句の文字を約束に従って配置位置を置き換え転置式、特定の文または語句を約束に従ってマーク・図形などに換える換字式、または、これらの各式のうちの複数を適宜に組み合わせた混合式などの利用する構成(以下、第4従来技術という)が昭和49年7月ダイヤモンド社発行「暗号の秘密」などによって開示されている。

0015

したがって、上記の秘匿のためのアルゴリズムの記憶は、上記の第4従来技術における暗号化のうちのいずれかをアルゴリズム化したもの記憶させればよいことも周知である。

0016

また、上記の第1従来技術の雑音信号発生装置10による白色雑音信号12aは、通信関連装置における信号対雑音比、すなわち、S/Nの測定にも利用し得ることは言うまでもない。

発明が解決しようとする課題

0017

上記の第1従来技術の構成により発生される白色雑音信号12aでは、ごく低い周波数からごく高い周波数までにわたる広い周波数帯域において、無作為性が優れた雑音信号が得られる。

0018

一方、最近の通信の高速化に伴い、通信周波数帯がごく高い周波数帯域に移行するとともに、上記の第2従来技術の構成による無作為データ信号21aにおける各データの作成を高速化することが要求されている。

0019

こうした高速化のためには、白色雑音信号12aのうちの低い周波数帯域の部分を、例えば、高域濾波回路などによって除去することにより、所定の周波数帯域よりも高い周波数帯域での周波数変化だけをもつ白色雑音信号を得るようにして、無作為データ信号21aの作成を高域化する構成が考えられる。

0020

しかしながら、こうした構成では、低い周波数帯域の部分に相当する時間部分が空白化されてしまい、無作為データ信号21aが途切れ、途切れにしか作成できないという不都合が生ずる。

0021

上記の不都合を解消するためには、複数の雑音信号発生装置10を設けておき、特定の雑音信号発生装置10による上記の空白化された部分を他の雑音信号発生装置10による雑音信号で補わせるなどの複雑な構成を設ける構成が考えられるが、この構成によって、上記の空白部分を完全に除去するには、その空白部分の発生も無作為性があるので、十分な数の雑音信号発生装置10を設けなければならず、装置全体が複雑高価にならざる得ないなど不都合がある。

0022

このため、これらの不都合を無くした雑音信号発生装置ならびにその利用装置の提供が望まれているという課題がある。

0023

また、上記の第1従来技術による雑音信号発生装置10は、上記の第3従来技術のように、自動車などにおける普遍的な秘密通信装置にまで利用されるため、量産的な構成で構成しなければならないが、本来、ツェエナーダイオード11は定電圧回路用として製造されているので、雑音発生用としては性能が一定していない。

0024

このため、多数のツェエナーダイオードの中から、雑音発生用に適するものを選別して使用しなければならないが、そのための選別方法は、発生した白色雑音信号12aをブラウン管表示面に表示しておき、その周波数変化を長時間にわたって目視判別する方法か、または、上記の無作為データ信号装置20に組み込んで、上記の無作為の検定を行う方法などが用いられる。

0025

しかしながら、これら方法では、いずれの場合も比較的長時間にわたる判別が必要であり、量産用としては適さないという不都合がある。

0026

このため、こうした不都合のない雑音発生用ダイオード、すなわち、雑音発生用素子判別装置の提供が望まれているという課題がある。

課題を解決するための手段

0027

この発明は、上記のようなツェナーダイオードに所定の逆バイアス電圧を与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号、すなわち、白色雑音信号を発生する雑音信号発生装置において、

0028

上記の無作為性を高めるために、上記の逆バイアス電圧を変化させたときの上記の白色雑音信号を増幅・整流して得られる脈動波形が所定の波形範囲内に入る特性をもつ上記のツェナーダイオードにより上記の白色雑音信号を得る雑音信号手段と、

0029

所定の周波数帯域よりも高い周波数帯域での上記の周波数変化を得るために、上記の脈動波形における脈動部分を超えた箇所の電圧を上記の逆バイアス電圧として与える逆バイアス手段とを設ける第1の構成と、

0030

ツェナーダイオードに所定の逆バイアス電圧を与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号、すなわち、白色雑音信号を発生するとともに、上記の白色雑音信号にもとづいて無作為性の変化をもつ数または符号を表すデータ信号、すなわち、無作為データ信号を得る無作為データ信号装置において、

0031

上記の第1の構成における雑音信号手段・逆バイアス手段とを設けるとともに、上記の周波数変化にもとづいて上記の無作為データ信号を得るデータ信号手段を設ける第2の構成と、

0032

ツェナーダイオードに所定の逆バイアス電圧を与えることにより、無作為性の周波数をもつ雑音信号、すなわち、白色雑音信号を発生するとともに、上記の白色雑音信号にもとづいて得られる無作為性の変化をもつ数または符号を表すデータ信号、すなわち、無作為データ信号によって通信内容を変化させた秘密通信信号により通信を行う秘密通信装置において、

0033

上記の第1の構成における雑音信号手段・逆バイアス手段と、上記の第2の構成におけるデータ信号手段とを設ける第3の構成と、により上記の課題を解決したものである。

発明を実施するための最良の形態

0034

この発明の実施の形態として、この発明を、上記の第1従来技術の雑音信号発生装置10と、上記の第2従来技術の無作為データ信号装置20と、上記の秘密通信装置100に適用した各実施例とを説明する。

0035

以下、図1図5により実施例を説明する。なお、図1図5において、図6図9の符号と同一符号で示す部分は、図6図9で説明した同一符号の部分と同一の機能をもつ部分であり、また、図1図5の符号と同一符号で示す部分は、図1図5のいずれかにおいて説明する同一符号の部分と同一の機能をもつ部分である。

0036

〔第1実施例〕以下、第1実施例として、図1により、この発明で使用するツェナーダイオード11、すなわち、雑音信号発生用素子を選別するために用いる雑音信号発生用素子選別装置200の実施例を説明する。この雑音信号発生用素子選別装置200は雑音信号発生装置10における雑音発生用素子として使用するツェナーダイオード11が雑音発生用として良好な特性を有するものか否かを判別して良好な特性を有するもののみを選別するための装置であり、図1の構成が図6の構成と異なる箇所は次の箇所である。

0037

第1の異なる箇所は、直流電源による逆バイアス電圧Vbに代えて、図1の〔要部動作波形〕のような鋸歯状波電圧Vsをツェナーダイオード11に与えるための掃引電源Esを設けるように構成した箇所である。

0038

第2の異なる箇所は、演算増幅回路12に代えて、白色雑音信号11aをコンデンサC11を介して高周波用トランジスタ、例えば、FET、すなわち電界効果型トンスタに与えて増幅するコンデンサ結合型増幅回路201を設けることにより、増幅した白色雑音信号201aを得るとともに、白色雑音信号201aを整流回路202で整流して、図1の〔要部動作特性〕のような脈動波形Wsをもつ整流信号202aを得るように構成した箇所である。

0039

そして、整流回路202は、白色雑音信号201aを、例えば、ダイオード(図示せず)により整流して得られる整流電圧(図示せず)とし、この整流電圧を、白色雑音信号201aの中の高周波成分を濾波するための濾波回路(図示せず)、例えば、コンデンサと抵抗の組み合わせ、または、インダクタンスとコンデンサの組み合わせによる濾波回路に与えて図1の〔要部動作特性〕のような脈動波形Wsをもつ整流信号202aが得られるように構成してある。なお、上記のように増幅した後に整流することを、この発明では、増幅・整流という。

0040

第3の異なる箇所は、表示部分203を追加して整流信号202aを観測し得るようにした箇所であり、表示部分203は、例えば、ブラウン管表示器またはXYレコーダに、鋸歯状波電圧Vsと整流信号202aとを与えて、整流信号202aを鋸歯状波電圧Vsの繰返周期Tsに同期掃引させることにより、その表示面に、図1の〔要部動作特性〕のように、整流信号202aの電圧Vdを脈動波形Wsの繰返による波形表示によって行い得るように構成した箇所である。

0041

第4の異なる箇所は、予めツェナーダイオード11を、例えば、図8のような第2従来技術による無作為データ信号装置20の雑音信号発生装置10などに組み入れることによって、良好な白色雑音信号11aが得られているツェナーダイオード11(G)を端子11A・11B取り付けて表示部分203に表示すると、表示画面に得られる各脈動波形WsAが図1の〔雑音特性良好素子〕のような特性画像になって得られるようにした箇所である。なお、図1の〔雑音特性良好素子〕の画像は、複数個のツェナーダイオード11(G)によって得られた画像を一緒に画いたものであり、1つのツェナーダイオード11(G)では、同図の脈動波形のうちの1つが表示されることになるものである。

0042

第5の異なる箇所は、端子11A・11Bに、新たに選別の対象とするツェナーダイオード11の取り付けて表示部分203に表示すると、雑音特性が不良のツェナーダイオード11では、図1の〔雑音特性良好素子〕のような特性画像に比べて、図1の〔雑音特性不良素子〕の脈動波形WsBように波形が大きく異なった特性画像で表示され、また、雑音特性が良好なツェナーダイオード11(G)では、図1の〔雑音特性良好素子〕の脈動波形WsAと同程度の脈動波形WsAによる特性画像が得られるので、脈動波形WsAと脈動波形WsBとの比較差(図示せず)を表示することによって、良好な雑音特性のツェナーダイオード11(G)のみを選別し得るように構成した箇所である。なお、図1の〔雑音特性不良素子〕の画像は、複数個の不良なツェナーダイオード11によって得られた画像を一緒に画いたものであり、1つの不良なツェナーダイオード11では、同図の脈動波形のうちの1つが表示されることになるものである。

0043

つまり、選別すべきツェナーダイオード11による図1の〔雑音特性不良素子〕での脈動波形WsBにおける第1の脈動波形Wp1Bの振幅値Wh1Bと、第2の脈動波形Wp2Bの振幅値Wh2Bから、図1の〔雑音特性良好素子〕での脈動波形WsAおける第1の脈動波形Wp1Aの振幅値Wh1Aと、第2の脈動波形Wp2Aの振幅値Wh2Aとを差し引いた値を比較差として、この比較差がの所定の許容範囲(図示せず)内に入っているものを良好な雑音特性をもつツェナーダイオード11(G)として判別するようにしたものである。

0044

図1における〔雑音特性良好素子〕〔雑音特性不良素子〕の特性例は、例えば、ツェナーダイオード11を電圧9V用ツェナーダイオードとした場合のものであるが、他の電圧用のものでもほぼ同様の特性が得られる。なお、ツェナーダイオード11の種類が異なるものでは、第2の脈動波形Wp2A・Wp2Bが現れないものもあるので、その場合には、そうした脈動波形WsA・WsBに対応させて判別するように構成すればよいことは言うまでもない。

0045

また、図1の構成における整流回路202の整流極性を逆の極性に変更するとともに、整流信号202aに対応する部分の構成を上記の逆の極性に対応させて構成してもよいことは言うまでもない。

0046

〔第2実施例・第3実施例〕以下、第2実施例・第3実施例として、図1図2図3により上記の第1の構成をもつ雑音信号発生装置20の実施例を説明する。そして、この第2実施例の構成が図7の第1従来技術の構成と異なる箇所は次の箇所である。

0047

第1の異なる箇所は、図3の〔普通増幅型構成〕のように、図7の構成における演算増幅回路12による増幅に代えて、図1の構成と同様に、コンデンサ結合型増幅回路201を設けて白色雑音信号201aを得るように構成した箇所である。

0048

第2の異なる箇所は、白色雑音信号11aにおける周波数変化の無作為性を高めるために、ツェナーダイオード11として、上記の第1の構成または第2の構成による雑音信号発生用素子選別装置200によって選別した雑音特性が良好なツェナーダイオード11(G)を用いて構成することにり良好な白色雑音信号11aを得るように構成した箇所である。

0049

第3の異なる箇所は、上記の通信の高速化に対応した白色雑音信号11aが得られるように、所定の周波数帯域、例えば、100kHz以下の周波数帯よりも高い周波数帯域での周波数変化を得るために、逆バイアス電圧Vbの電圧値として、脈動波形WsAにおける脈動部分を超えた箇所、例えば、第1の脈動部分Wp1Aと、第2の脈動部分Wp2Aと超えた箇所の電圧Vb(G)、例えば、ツェナーダイオード11を電圧9V用ツェナーダイオードとした場合には、例えば、逆バイアス電圧Vb=10V以上の固定電圧(以下、逆バイアス電圧Vb(G)という)を与えるように構成した箇所である。

0050

また、第3実施例の構成が、上記の第2実施例の構成と異なる箇所は、図3の〔AGC増幅型構成〕のように、白色雑音信号11aに含まれた比較的低い周波数成分の影響による白色雑音信号201aの振幅変動成分を除去するために、増幅回路201を可変増幅回路に変更して構成するとともに、白色雑音信号201aを、例えば、普通のダイオード(図示せず)で整流した後に、除去したい周波数成分よりも若干低い周波数以上の周波数を濾波するための濾波回路(図示せず)を通して得られる出力を増幅度を負方向に制御するための制御入力として与える利得制御回路201Aを設けた自動利得制御構成、すなわち、AGC構成にした箇所である。

0051

つまり、この第2実施例・第3実施例の構成は、概括的には、ツェナーダイオード11に所定の逆バイアス電圧Vbを与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号、すなわち、白色雑音信号、例えば、白色雑音信号11aを発生する雑音信号発生装置200において、

0052

上記の無作為性を高めるために、上記の逆バイアス電圧Vbを変化、例えば、鋸歯状波電圧Vsのように変化させたときの上記の白色雑音信号11aを増幅・整流して得られる脈動波形WsAが所定の範囲範囲内に入る特性をもつ上記のツェナーダイオード11、すなわち、ツェナーダイオード11(G)により上記の白色雑音信号11aを得る雑音信号手段と、

0053

所定の周波数帯域、例えば、100kHz以下の周波数帯よりも高い周波数帯域での上記の周波数変化を得るために、上記の脈動波形WsAにおける脈動部分Wp1A・Wp2Aを超えた箇所の電圧Vb(G)、例えば、10V以上の電圧を上記の逆バイアス電圧Vbとして与える逆バイアス手段とを設けた上記の第1の構成を構成しているものである。

0054

そして、具体的には、図3の〔普通増幅型構成〕において、白色雑音信号11aにおける周波数変化を、目的とする周波数変化、例えば、所定の周波数帯域、例えば、100kHz以下の周波数帯よりも高い周波数帯域での上記の周波数変化にして得るために、逆バイアス電圧Vbを変化させて白色雑音信号11aを増幅した白色雑音信号201aを、例えば、ブラウン管シンクロスコープなどで観測してみると、ツェナーダイオード11を電圧9V用ツェナーダイオードとした場合には、逆バイアス電圧Vbが小さい値、例えば、ツェナー電圧Vz付近に相当する9.1Vにすると、図2の〔小逆バイアス/雑音特性〕のように、出力のレベル変動が大きく、低い周波数帯成分、例えば、100kHz以下の周波数帯の成分が多く含まれいる。

0055

また、逆バイアス電圧Vbが中位いの値、例えば、第2の脈動部分Wp2A付近に相当する9.7Vにすると、図2の〔中逆バイアス/雑音特性〕のように、出力のレベル変動が少し小さくなるが、低い周波数帯成分、例えば、100kHz以下の周波数帯の成分が、やはり、かなり多く含まれいる。

0056

さらに、逆バイアス電圧Vbが大きい値、例えば、脈動部分WsAを超えた箇所、すなわち、第2の脈動部分Wp2Aを超えた箇所の電圧Vb(G)に相当する10Vにすると、図2の〔大逆バイアス/雑音特性〕のように、出力のレベル変動がさらに小さくなるとともに、低い周波数帯成分、例えば、100kHz以下の周波数帯の成分が無い高い周波数帯域の白色雑音成分のみになる。そして、この電圧Vb(G)は、10V以上にすれば、同様に、高い周波数帯域の白色雑音成分のみになるが、図1の〔雑音特性良好素子〕における脈動波形WsAから分かるように、10Vを超えた部分では、白色雑音信号11aの出力が小さくなるほか、ツェナーダイオード11(G)に流れる電流が大きくなって破損寿命を短くするので、なるべく10V程度の箇所にしておく方がよい。

0057

つまり、目的とする高い周波数帯域、例えば、100kHzを超える周波数帯域での周波数変化を得るためには、脈動波形WsAにおける脈動部分、すなわち、第1の脈動部分Wp1Aと第2の脈動部分Wp2Aとを超えた箇所の電圧Vb(G)、例えば、9V形のツェナーダイオード11(G)の場合には、10V以上の電圧を逆バイアス電圧Vbとすればよいことになる。また、図3の〔AGC増幅型〕では、図2の〔大逆バイアス/雑音特性〕における白色雑音信号11aを増幅した白色雑音信号201aにおける比較的低い周波数成分による振幅変動をAGC構成によって平坦化させる得るので、安定した振幅をもつ白色雑音信号201aを得ることができる。

0058

したがって、第1の構成によれば、低い周波数帯域の部分によって生ずる高い周波数帯域で白色雑音成分の空白化を、単に、逆バイアス電圧Vbを脈動部分を超えた電圧値Vb(G)にするのみで解消できるので、上記の通信の高速化に対応した白色雑音信号を、ごく簡単な構成の装置によって得ることができるという特長がある。

0059

〔第4実施例・第5実施例〕以下、第3実施例・第4実施例として、図2図3図4により上記の第2の構成をもつ無作為データ信号装置30の実施例を説明する。そして、図4による第4実施例の構成が図7の第2従来技術の構成と異なる箇所は、図7の構成における雑音信号発生装置10の部分を、上記の図2図3による第2実施例で説明した図3の〔普通増幅型構成〕の雑音信号発生装置10に変更して構成した箇所である。また、第5実施例(図示せず)の構成は、上記の第4実施例における図3の〔普通増幅型構成〕の雑音信号発生装置10の部分を、図3の〔AGC増幅型構成〕による雑音信号発生装置10に変更して構成したものである。

0060

そして、これら第4実施例・第5実施例における変換回路21の部分は、上記の第2従来技術により説明したように、白色雑音信号11aにおける無作為性をもつ周波数変化にもとづいて無作為データ信号21aを得るように構成してある。

0061

つまり、概括的には、ツェナーダイオード11に所定の逆バイアス電圧Vbを与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号、すなわち、白色雑音信号11aを発生するとともに、上記の白色雑音信号11aにもとづいて無作為性の変化をもつ数または符号を表すデータ信号、すなわち、無作為データ信号25aまたは25bを得る無作為データ信号装置20において、。

0062

上記の第1の構成における雑音信号手段・逆バイアス手段とを設けるとともに、上記の周波数変化にもとづいて上記の無作為データ信号を得るデータ信号手段を設けた上記の第2の構成を構成しているものである。

0063

したがて、この第2の構成によれば、上記の第1の構成による特長をもつ白色雑音信号にもとづいて無作為データ信号21aを得ているので、上記の通信の高速化に対応した無作為データ信号をも、同様に、ごく簡単な構成の装置によって得ることができるという特長がある。

0064

〔第6実施例〕以下、第6実施例として、図2図3図4図5により上記の第3の構成をもつ秘密通信装置100の実施例を説明する。そして、図5の第6実施例の構成が図9の第3従来技術の構成と異なる箇所は、図9の構成における無作為データ信号装置20の部分を、上記の図2図3図4による第4実施例・第5実施例で説明した無作為データ信号装置20に変更して構成した箇所である。

0065

そして、各通信装置50・60の部分は、上記の第3従来技術により説明したように、無作為データ信号201aによって通信内容を変化させた秘密通信信号、例えば、暗号化処理にもとづいて得られた各送信信号55a・65aにより通信を行う秘密通信装置100を構成している。

0066

つまり、概括的には、ツェナーダイオード11に所定の逆バイアス電圧Vbを与えることにより、無作為性の周波数変化をもつ雑音信号、すなわち、白色雑音信号11aを発生するとともに、上記の白色雑音信号11aにもとづいて得られる無作為性の変化をもつ数または符号を表すデータ信号、すなわち、無作為データ信号25aまたは25bによって通信内容を変化させた秘密通信信号、例えば、暗号化処理にもとづいて得られた各送信信号55a・65aにより通信を行う秘密通信装置100において、

0067

上記の第2の構成と同様に、上記の第1の構成における雑音信号手段・逆バイアス手段と、上記の第2の構成におけるデータ信号手段とを設けた第3の構成を構成しているものである。

0068

したがって、この第3の構成によれば、上記の第2の構成による特長をもつ白色雑音信号にもとづいて無作為データ信号21aを得ているので、上記の通信の高速化に対応した秘密通信信号、例えば、暗号化処理にもとづいて得られた各送信信号55a・65aによる通信をも、ごく簡単な構成の装置によって行うことができるという特長がある。

発明の効果

0069

この発明によれば、以上のように、ツェナーダイオードに逆バイアス電圧を与えて得られる白色雑音信号の低い周波数帯域の部分によって高い周波数帯域で生ずる空白化部分を、単に、逆バイアス電圧を掃引して得られる脈動部分を超えた電圧値にするのみで除去できるので、通信の高速化に対応させた白色雑音信号を発生する雑音信号発生装置と、白色雑音信号にもとづく無作為データ信号を作成する無作為データ信号装置と、無作為データ信号によって通信内容を変化させた秘密通信信号を得る秘密通信装置とを、ごく簡単な構成の装置によって得ることができる。

図面の簡単な説明

0070

図1図6はこの発明の実施例を、また、図7〜図10は従来技術を示し、各図の内容は次のとおりである。
図1体ブロック構成・要部動作特性・要部表示構成
図2要部動作特性図
図3全体ブロック構成図
図4全体ブロック構成図
図5全体ブロック構成図
図6全体ブロック構成図
図7全体ブロック構成図
図8要部動作特性図
図9全体ブロック構成図

--

0071

10雑音信号発生装置
11ツェナーダイオード
11(G) ツェナーダイオード
11A端子
11B 端子
11a白色雑音信号
12演算増幅回路
12a 白色雑音信号
20無作為データ信号装置
20A 無作為データ信号装置
20B 無作為データ信号装置
21変換回路
21a 無作為データ信号
21a1 無作為データ信号
21a2 無作為データ信号
50通信装置
51 CPU
51a暗号信号
51b 処理データ信号
52 鍵記憶回路
52a鍵データ信号
54アルゴリズム記憶回路
54a アルゴリズム信号
55通信回路
55a送信信号
56アンテナ
56a受信信号
56b 暗号信号
60 通信装置
61 CPU
61a情報データ信号
61b 暗号信号
62 鍵記憶回路
64 アルゴリズム回路
65 通信回路
65a 暗号信号
65b 送信信号
66 アンテナ
66a 受信信号
65 通信回路
70自動車
71ICカード処理装置
71a 情報データ
80料金所
81料金徴収装置
81a 処理データ
100秘密通信装置
200雑音信号発生用素子選別装置
201コンデンサ結合型増幅回路
202整流回路
202a整流信号
203 表示部分
C1 コンデンサ
R1抵抗
R1 抵抗
R3 抵抗
Ts 繰返周期
Vb逆バイアス電圧
Vb(G) 逆バイアス電圧
Vs鋸歯状波電圧
Vzツェナー電圧
Wh1A振幅値
Wh1B 振幅値
Wh2A 振幅値
Wh2B 振幅値
Wp1A 第1の脈動部分
Wp1B 第1の脈動部分
Wp2A 第2の脈動部分
Wp2B 第2の脈動部分
WsA脈動波形
WsB 脈動波形

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