(57)【特許請求の範囲】
【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、
前記雑音信号手段は、前記白色雑音信号を増幅・整流するための増幅部と整流部とを備え、
前記増幅部は、前記白色雑音信号における比較的低い周波数成分による振幅変動を平坦化させるための利得制御手段と、
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し、
前記雑音信号手段は、前記白色雑音信号を増幅・整流するための増幅部と整流部とを備え、
前記増幅部は、前記白色雑音信号における比較的低い周波数成分による振幅変動を平坦化させるための利得制御手段と
を備え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し、
前記雑音信号手段は、前記白色雑音信号を増幅・整流するための増幅部と整流部とを備え、
前記増幅部は、前記白色雑音信号における比較的低い周波数成分による振幅変動を平坦化させるための利得制御手段
を備えることを特徴とする秘密通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、保護用の抵抗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の演算増幅回路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を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進数の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である。
【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に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、無線周波数の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る転置式、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。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
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で判別する方法か、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、雑音発生用素子の判別装置の提供が望まれているという課題がある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
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、
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、
【００２９】
上記の雑音信号手段は、前記白色雑音信号を増幅・整流するための増幅部と整流部とを備え、
上記の前記増幅部は、前記白色雑音信号における比較的低い周波数成分による振幅変動を平坦化させるための利得制御手段を設ける第２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・逆バイアス手段と上記第１の構成の雑音信号手段に利得制御手段を設ける第２の構成とともに、
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３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、上記第１の構成の雑音信号手段に利得制御手段を設ける第２の構成と、上記の第３の構成におけるデータ信号手段と、
により上記の課題を解決したものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
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】
【実施例】
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ジ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７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の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、第２の構成をもつ雑音信号発生装置１０の実施例を説明する。そして、この第２実施例の構成が図６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６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よ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の構成と、
上記の第１の構成の雑音信号手段に、上記の白色雑音信号１１ａにおける比較的低い周波数成分による振幅変動を平坦化させるための利得制御手段とを設けた第２の構成とで、
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ている。
【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、かなり多く含まれている。
【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２０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、
上記の第１の構成の雑音信号手段に、上記の白色雑音信号１１ａにおける比較的低い周波数成分による振幅変動を平坦化させるための利得制御手段とを設けた第２の構成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３の構成を構成しているものである。
【００６３】
したがって、この第３の構成によれば、上記の第１、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３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１の構成の雑音信号手段に、上記の白色雑音信号１１ａにおける比較的低い周波数成分による振幅変動を平坦化させるための利得制御手段とを設けた第２の構成と、
上記の第３の構成におけるデータ信号手段と
を設けた第４の構成を構成しているものである。
【００６８】
したがって、この第４の構成によれば、上記の第３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。
【００６９】
【発明の効果】
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】
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】全体ブロック構成・要部動作特性・要部表示構成図
【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
【符号の説明】
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
７１  ＩＣ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
【図１】
0003909173.tif 000002
【図２】
0003909173.tif 000003
【図３】
0003909173.tif 000004
【図４】
0003909173.tif 000005
【図５】
0003909173.tif 000006
【図６】
0003909173.tif 000007
【図７】
0003909173.tif 000008
【図８】
0003909173.tif 000009
【図９】
0003909173.tif 000010