電磁界可視化教材とＰＤＣＡ式実験による実践的高周波回路設計者育成プログラムの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K16310
• Research Institution: Oyama National College of Technology
• Principal Investigator: 大島 心平 小山工業高等専門学校, 電気電子創造工学科, 講師 (60608230)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 高周波回路 / シミュレータ / 電磁界可視化 / PDCA / 技術者育成プログラム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、電磁界可視化教材とPDCA（Plan Do Check Action）式の実験を用いた実践的高周波回路設計技術者育成プログラムの開発を目的としている。平成28年度に取り組んだ内容を以下に記す。
（１）電磁界可視化教材の開発
無線通信機器で広く活用されているチップ部品である積層インダクタ及びキャパシタについて、チップ部品の3次元構造のモデルを作製し、3次元構造の持つ電磁界分布，電気特性をシミュレータによる電磁界解析から導出した。また、その等価回路を作製した。インダクタ及びキャパシタの素材についてはセラミックスを想定した。電磁界解析においては、評価基板の3次元構造を含めてモデル化して計算を実施し、データを取得した。次に、インダクタとキャパシタが隣接した際の実際の物理構造、可視化された電磁界分布及び電気特性の対応を理解するための教材の作製を検討した。インダクタとキャパシタ間の距離を0.1mmから0.5mmまで少しずつ変化させたモデルを作製することで、部品間の干渉が電気特性に与える影響を確認し易い教材が開発できた。また、隣接したマイクロストリップラインの物理構造、可視化された電磁界分布及び電気特性の対応を理解するための教材についても作製した。これらの開発した教材は実際に講義で活用可能な水準で作製でき、次年度に実際の教育に導入する目処が立った。
（２）PDCA式実験の準備
実験での使用を予定している部品を測定するための評価基板を設計、試作するとともに、作製した評価基板を用いて、部品の電気特性を評価した。また、実験内容や指導方法の検討等、PDCA式実験の実現に向けた準備を行った。次年度では実際の教育に導入する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度はおおむね計画通りに研究を進めることができた。具体的には、インダクタ及びキャパシタの物理構造，可視化された電磁界分布，電気特性及び等価回路の対応を理解するための教材を作製した。また、部品や伝送線路が隣接した際の電磁界の干渉の影響を理解するための教材も作製できた。PDCA式実験についても実施に向けた準備を行うことができた。

Strategy for Future Research Activity

電磁界可視化を利用した教材については、インピーダンス整合設計が視覚的に理解できる教材の開発を検討する。また、平成28年度に作製した教材で実際に教育を実施する。PDCA式の実験については、回路、電磁界シミュレータを用いた設計手法をスムーズに実験に導入するための準備を検討した上で、実際の教育に導入する。また、得られた研究成果をまとめて関連する研究会や大会等で発表する予定である。

Causes of Carryover

おおむね計画通りに予算が使用できたが、13677円の残金が次年度に繰り越しになった。理由としては、物品及びその他の購入費用が当初の想定よりも低く抑えられたためである。本年度中に本研究で活用する適切な使途が見当たらなかったため次年度に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度に複数回の出張を想定した旅費を計上しているが、科研費申請時の申請額に対して配分額が減額されているため、繰り越し金は次年度の旅費の一部として使用する予定である。