Layout design of noise filters based on optimization

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K04445
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Waseda University (2022); Osaka University (2020-2021)
• Principal Investigator: Yamasaki Shintaro 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (70581601)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 最適設計 / トポロジー最適化 / ノイズフィルタ / レイアウト設計

Outline of Final Research Achievements

In this study, I introduced the concept of sensitivity-based optimization to layout design for realizing noise filters that are compact and have sufficient noise reduction performance, and aimed to establish a new design method that generates an optimal layout based on mathematics and electromagnetics.
As a result, I established a method to optimize both the positions of the elements and the copper layout pattern connecting them, which enables the optimal design of noise filters with higher performance compared to the conventional optimal design method for the copper layout pattern alone. The research results were published as a paper in a peer-reviewed academic journal. In addition, I clarified future research issues to realize a more practical optimal design method.

Free Research Field

最適設計

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ノイズフィルタは様々な工業製品の電気系において利用される基本的な電磁デバイスである。その主目的である高周波数におけるノイズ低減に関する性能は銅配線レイアウトパターンに依存して大きく変動する。一方で、高周波数における電磁波の振る舞いが複雑であり、直感的な理解が困難であることから、その適切なレイアウト設計は熟練技術者にとっても難しい。本研究の成果は、このように困難かつ社会的需要の大きい工学上の設計問題に対して、その解決の可能性を示すものであり、社会的意義は高い。また、従来は出来なかった素子の配置位置と銅配線レイアウトパターンの両者を総合的に最適設計する方法を確立したという点で、学術的意義も高い。