未踏周波数帯における電気インピーダス量の計測基準の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04526
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 堂前 篤志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20357552)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 電気インピーダンス / キャパシタンス / インダクタンス / 抵抗 / Sub-6周波数帯

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、測定の基準が存在しない周波数帯（未踏周波数帯）における電気インピーダンス量（キャパシタンス、インダクタンス、抵抗）の計測技術の確立を目指して研究を進めている。本研究ではそのキーデバイスとなる、「MHzからSub-6周波数帯に対応した電気インピーダンス量の基準を与える高周波インピーダンス基準器（RF Impedance Standard: RFIS）の開発」を行う。本研究の成果より、未踏周波数帯におけるインピーダンス計測の基準の確立が可能となり、例えば移動通信システムの研究開発および機器評価、表面実装用デバイス製品評価などにて正確な評価が可能となる。
本研究は3年計画で行い、RFISの設計・製作・精度（不確かさ）評価を行う。本年度は研究計画に従い、RFISの設計および製作を行った。
先行研究で採用されている集中定数理論を基づいて製作された標準器はMHz帯までの周波数特性を推定可能であるが、GHz帯での基準として利用不可能である。そのため、本研究では、単位長さ当たりのインダクタンス、キャパシタンスの推定値を高周波伝送理論から求めることが可能な同軸線路の構造を参考にして、電気インピーダンス値の基準値導出に特化した同軸線路であるRFISの設計を行った。
予備実験からRFISの部材の損失特性や表面処理方法などがインピーダンスの周波数特性に大きく影響することが判明している。正確なインピーダンス基準値の推定を可能にするため、研究代表者が検討を重ねて選定した材料を用いてRFISを製作した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究計画に従い、高周波インピーダンス基準器(RFIS)の設計および製作を行った。

Strategy for Future Research Activity

製作した高周波インピーダンス基準器(RFIS)の寸法を精密に評価し、その結果と解析モデルを組み合わせてインピーダンスの基準値の推定を行う。また、RFISに起因した不確かさ（測定精度）をISOガイドに基づいて評価し、推定値の信頼性を高める。