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超小型ミリ波無線機の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K06418
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 通信・ネットワーク工学
研究機関東京都市大学 (2018-2019)
東京工業大学 (2017)

研究代表者

平野 拓一  東京都市大学, 工学部, 准教授 (60345361)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード小型 / 無線機 / ミリ波 / オンチップアンテナ / シリコン基板 / 低損失 / イオン照射 / スルーシリコンビア / CMOS / 放射効率
研究成果の概要

シリコン基板は低い抵抗率(10Ω・cm)のため、放射効率は10%以下程度である。本課題ではシリコン基板への水素またはヘリウムのイオン照射技術およびスルー・シリコン・ビアを用いた高効率オンチップアンテナの研究を行った。ボンディングワイヤおよびフリップチップ実装を想定した60GHz帯オンチップアンテナではシミュレーションでそれぞれ50%, 52%の放射効率が得られた。また、実際のチップ試作の準備として、チップの実装、チップ内の各回路の接続におけるシミュレーション技術を研究してオンチップアンテナのみならず、ディジタル・アナログ混載回路の特性評価に必要となる電磁界シミュレーション技術を準備した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の無線技術の発展により、5GやIoT(Internet of Things)などの用語に代表されるように多数の機器、端末やセンサが無線通信機能を備えている。そのためには更なる無線機の小型・高速・省電力・低コスト化が求められる。本課題では、そのような時代を切り開くための超小型・高速・低消費電力・低コスト無線機開発のための基礎技術を研究する。また、現在の設計では、電磁界シミュレーション技術が十分活用されておらず、シミュレーションで評価しきれていない。高集積度の高周波ICの実現には、電磁界レベルでの評価が必要であり、本研究の成果として電磁界シミュレーション評価の基礎技術を公開する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 図書 (3件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] 電磁界シミュレータ利用の勘所 ―境界条件と励振モデル―2018

    • 著者名/発表者名
      平野 拓一
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 C

      巻: J101-C ページ: 381-388

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] イオン照射によるシリコン基板の高抵抗化技術2018

    • 著者名/発表者名
      井上 剛, 八木 宏親, 李 寧, 平野 拓一, 岡田 健一, 松澤 昭
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌 C

      巻: J101-C ページ: 344-351

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Equivalence between orbital angular momentum and multiple-input multiple-output in uniform circular arrays: Investigation by eigenvalues2018

    • 著者名/発表者名
      Hirano Takuichi
    • 雑誌名

      Microwave and Optical Technology Letters

      巻: 60 号: 5 ページ: 1072-1075

    • DOI

      10.1002/mop.31111

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of Effective Material Properties of Metal Dummy Fills in a CMOS Chip2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, N. Li, K. Okada
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Commun.

      巻: Vol.E100-B, No.5 ページ: 793-798

    • NAID

      130005631648

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relationship between Q factor and complex resonant frequency: investigations using RLC series circuit2017

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 14 号: 21 ページ: 20170941-20170941

    • DOI

      10.1587/elex.14.20170941

    • NAID

      130006199438

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 電磁界シミュレータ利用の勘所2017

    • 著者名/発表者名
      平野拓一
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: Vol.100, No.5 ページ: 342-348

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] フリップチップ実装に向けたミリ波帯オンチップアンテナの基礎検討2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤奈央・平野拓一・井上 剛・曽我部正嗣・岡田健一
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] IoTのためのアンテナ・電波伝搬のシミュレーション技術2020

    • 著者名/発表者名
      平野拓一
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Electromagnetic Simulation of CMOS On-Chip Spiral Inductors in 5 GHz band2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, N. Li, K. Okada, T. Inoue, and M. Sogabe
    • 学会等名
      IEEE AP-S International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic simulation modeling of CMOS chip in Millimeter-Wave Band2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Circuits and Systems
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シリコン基板へのH/Heイオン照射による損失低減と比誘電率の変化2019

    • 著者名/発表者名
      平野拓一・水野麻弥・李 寧・井上 剛・曽我部正嗣・岡田健一
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Loss Reduction of Silicon Substrate by Helium-3 or Proton Ion Irradiation for a Millimeter-Wave CMOS Chip2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano, N. Li, T. Inoue, H. Yagi, K. Okada, A. Matsuzawa
    • 学会等名
      European Advanced Material Congress
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 60GHz帯シリコンCMOSオンチップダイポールアンテナのシリコン貫通ビアによる損失低減の一検討2018

    • 著者名/発表者名
      平野拓一
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 開放空間の電磁界シミュレーションにおける物体から吸収境界壁までの必要距離の定量評価2018

    • 著者名/発表者名
      平野拓一
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Gain Measurement of 60 GHz CMOS On-Chip Dipole Antenna By Proton Irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Takuichi Hirano, Ning Li, Takeshi Inoue, Hirochika Yagi, Kenichi Okada, Akira Matsuzawa
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Education Materials of Electricity and Magnetism using MATLAB2017

    • 著者名/発表者名
      Takuichi Hirano and Jiro Hirokawa
    • 学会等名
      The 2017 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology (RFIT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2つの等間隔円形アレーアンテナのMIMO固有モード伝送とOAM伝送の類似性2017

    • 著者名/発表者名
      平野拓一
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電磁界シミュレーションの導波管ポートにおける高次モードの影響2017

    • 著者名/発表者名
      平野拓一
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Antenna Technology for Biomedical Imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Takuichi Hirano, Takamaro Kikkawa
    • 学会等名
      国際ナノデバイステクノロジーワークショップ2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 高周波対応部材の開発動向と5G、ミリ波レーダーへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      平野 拓一(分担), 第4節
    • 総ページ数
      554
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047336
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 高周波対応部材の開発動向と5G、ミリ波レーダーへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      平野 拓一
    • 総ページ数
      554
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047336
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 磁性材料・部品の最新開発事例と応用技術2018

    • 著者名/発表者名
      平野拓一(4.4節分担)他
    • 総ページ数
      563
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047053
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 研究紹介

    • URL

      http://www.takuichi.net/research/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 研究内容

    • URL

      http://www.comm.tcu.ac.jp/lab_thirano/research-j.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 研究紹介(平野拓一)

    • URL

      http://www.takuichi.net/research/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 研究紹介(平野拓一)

    • URL

      http://www.takuichi.net/research/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 電磁界解析(平野拓一)

    • URL

      http://www.takuichi.net/em_analysis/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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