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Theoretical Verification of Skin Effect Loss Suppression of Transmission Line and Establishment of Most Suitable Design Method

Research Project

Project/Area Number 17K14674
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionNagano National College of Technology

Principal Investigator

Nakayama Hidetoshi  長野工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (10390452)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords表皮効果 / 高周波伝送線路 / 損失 / 負の透磁率材料 / 複素透磁率 / 抵抗率 / Cu導体 / NiFe磁性体 / 電子デバイス・機器 / 磁性 / 省エネルギー / 電子・電気材料
Outline of Final Research Achievements

In this study, in order to lower loss in high frequency transmission line, design method of low loss transmission line which is able to suppress skin effect using negative permeability has been proposed and considered.
As a result, in consideration of negative permeability material with high resistivity, design method of multi-layer structure transmission line which has minimum effective resistance such as skin effect, DC resistance and magnetic resonance loss comprehensively has found by using electromagnetic field theory and FEM (finite element method). On the other hand, based on electromagnetic theory, theory of minimum loss design method in rectangular section transmission line with plural materials was derived, and academic outcomes were obtained.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

円形および矩形多層構造の伝送線路の電磁界理論により、電界、磁界、電流密度、損失等を理論式で求められるようになり、電磁界理論式の学術的価値は高い。
従来の有限要素法シミュレーションでは設計に膨大な計算時間を要したが、理論式では比較的簡単に計算できるため、詳細な最適設計を検討することができる。このため、様々な材料特性に対して多層構造の最適な設計寸法を得ることができ、産業応用面で社会的意義も大きい。
産業課題である導体の表面粗化の影響への対策を検証できるようになり、従来、不可避であった表皮効果の影響を抑制可能なことから、次世代高速通信のブレイクスルーになることが期待される。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Skin Effect Suppressed Ni?Fe/Cu Electroplated Multilayer Wiring for High Data-Rate and Low Delay-Time I/O Interface Board2018

    • Author(s)
      Yamaguchi Masahiro、Yanai Takeshi、Nakayama Hidetoshi、Sai Ranajit、Fujiwara Hiroaki、Kitai Yuki、Sato Mikio、Sangawa Ushio
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: 54 Issue: 11 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2866126

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  • [Presentation] 強磁性共鳴損失を考慮した正/負透磁率多層伝送線路の設計2019

    • Author(s)
      鮎澤祥史,久保村航大,中山英俊
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  • [Presentation] 正/負透磁率材料を用いた積層伝送線路の低損失化に関する理論的検討2019

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      久保村航大,鮎澤祥史,中山英俊,田中秀登
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  • [Presentation] Skin Effect Suppressed Ni-Fe/Cu Electroplated Multilayer Wiring for High Data-Rate and Low Delay-Time I/O Interface Board2018

    • Author(s)
      M. Yamaguchi, T. Yanai, H. Nakayama, Ranajit Sai, H. Fujiwara, Y. Kitai, M. Sato, U. Sangawa
    • Organizer
      Intermag 2018
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  • [Presentation] 負の透磁率材料を用いた円形多層伝送線路の表皮効果損失低減の検証2018

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      鮎澤祥史,森山竜太,寺沢巧斗,久保村航大,中山英俊
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      イノベーション・ジャパン2018
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      鮎澤祥史,森山竜太,久保村航大,中山英俊
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      中山英俊,山口正洋,柳井武志,ラナジット・サイ,北井佑季,佐藤幹男,寒川潮
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      森山竜太,鮎澤祥史,黒川勇太,湯澤凌芽,中山英俊
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      平成29年度電気学会東海支部学生発表会
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  • [Presentation] 負の透磁率材料を用いた高周波伝送線路の表皮効果損失低減2018

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      中山英俊,森山竜太,鮎澤祥史
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      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会
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  • [Presentation] 負の透磁率材料を用いた高周波伝送線路の表皮効果損失低減2018

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      中山英俊,森山竜太,鮎澤祥史
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  • [Presentation] 負の透磁率材料を用いた円形多層線路における低損失化の検証2018

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      森山竜太,黒川勇太,鮎澤祥史,中山英俊
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      JPCA Show 2017/2017マイクロエレクトロニクスショー 2017アカデミックプラザ
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  • [Presentation] 正/負透磁率材料の積層構造による円筒型伝送線路の高周波損失低減に関する研究2017

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      森山竜太,黒川勇太,鮎澤祥史,中山英俊
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      電気学会研究会・マグネティックス研究会
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  • [Presentation] 高周波デバイス~薄膜コモンモードフィルタの開発と表皮効果損失の抑制技術~2017

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      中山英俊,曽根原誠,佐藤敏郎
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  • [Presentation] 負の透磁率材料を用いた円形多層線路における表皮効果抑制の検証2017

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      森山竜太,鮎澤祥史,黒川勇太,中山英俊
    • Organizer
      第41回日本磁気学会学術講演会
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  • [Presentation] 高周波磁性材料の応用技術~負の透磁率を利用した表皮効果の抑制技術~2017

    • Author(s)
      中山英俊,森山竜太,黒川勇太,清野雄貴
    • Organizer
      善光寺バレー研究成果報告会2017
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  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0202721

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 磁性導電材、これを用いた電気部材、及び磁性導電材の使用方法2018

    • Inventor(s)
      曽根原誠,中山英俊,山口宗太
    • Industrial Property Rights Holder
      曽根原誠,中山英俊,山口宗太
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-132255
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
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URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2020-07-01  

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