2022 Fiscal Year Research-status Report
低損失高速伝送のための負透磁率材料を用いた伝送線路設計理論の確立
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19K04521
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| Research Institution | Nagano National College of Technology |
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Principal Investigator |
中山 英俊 長野工業高等専門学校, 機械ロボティクス系, 教授 (10390452)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 表皮効果 / 高周波伝送線路 / 低損失 / 負透磁率材料 / Cu導体 / NiFe磁性体 / 円形多層伝送線路 / 異方性磁界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、強磁性共鳴周波数を超えた超高周波領域の透磁率応用分野を新たに開拓する研究として、負透磁率特性を活用した表皮効果抑制線路を提案するものであり、高速伝送線路の低損失化・低遅延化を目的としている。
表皮効果損失抑制の有効性を示すため、負透磁率材料を用いた多層構造伝送線路の設計理論を確立し、特に、プリント配線における銅箔表面粗化に対する有効性の検証を進めている。当研究で確立した円形多層構造および矩形多層構造の電磁界理論を用いることにより、種々の材料の積層構造に対して最も低損失となる膜厚を設計することができる。
令和4年度は、円形多層伝送線路に関する研究を進め、円形多層伝送線路の電磁界理論を発展させ、導体損失、磁性体損失および誘電体損失を加味した理論を拡張し、伝送線路全体の損失を評価できるようになり、同理論に基づいた低損失設計の検討を進めた。この理論を逆算することにより、使用する磁性材料の膜厚、導電率および飽和磁化を別途計測しておけば、磁性材料の透磁率および異方性磁界を推定することができる。
また、磁性材料の開発において、現時点で所望の異方性磁界を得ることが難しい場合でも、後付けのソレノイドコイルにより直流の外部磁場を与えることにより、仮想的に異方性磁界を付与することができ、高速伝送線路の低損失化を実験的に確認することができるようになる。このため、伝送線路に均一な直流外部磁場を印加するためのソレノイドコイルの設計を実施した。
研究実績として、国内学会で関連する研究発表1件を実施することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和元年度の達成度は当初の計画以上に進展していたが、令和2年度は新型コロナウィルス感染症の影響により、研究時間が十分に取れない期間があり、令和2年度の進捗は計画よりも遅れた。令和3・4年度は知財の出願が遅れた面があるが、総合的な研究成果としては概ね順調と言える。
一方、円形多層伝送線路の電磁界理論を発展させ、特に、磁性材料における異方性磁界の影響を検証することができ、外部磁場により仮想的に異方性磁界を付与して、伝送特性が評価できるように対策を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度は、外部磁場印加用に設計したソレノイドコイルを用いて、伝送線路の高周波伝送特性を測定し、異方性磁界の付与に対する影響を実験的に検証する予定である。
これにより、本研究による低損失化の原理を実証するとともに、所望の磁気特性を有する磁性材料の開発を支援できると期待している。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、主に、予定していた電磁界解析ソフトウェアの年間保守契約料を別の経費で充当できたことと、新型コロナウイルス感染症の影響により、関連出張の取り止めや、国際会議および国内学会等が中止またはオンライン(ハイブリッド)実施になったことにより旅費関係の支出が少なかったため、次年度使用額が生じたものである。
研究期間の再延長申請により令和5年度まで研究期間を延ばしたことにより、令和5年度の研究を実施する経費として充当し、引き続き、研究成果を上げることを計画する。
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