| 研究課題/領域番号 |
19K04334
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
村野 公俊 東海大学, 工学部, 教授 (60366078)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 近傍界ノイズ抑制素子 / 差動伝送線路 / 多線条線路理論 / プリント回路基板 / 電磁環境 |
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| 研究実績の概要 |
各種電気・電子機器の高機能化にともない，機器の内部にはディジタル回路，アナログ回路，高周波回路などの様々な回路が混在している．また，電気・電子機器の高速化に伴い，機器内部には比較的高い周波数成分を有する広帯域な電磁界（不要電磁波）が発生し，機器を構成する各種の電子回路は，この複雑な電磁環境において正常に動作することが求められている．電子回路が外来電磁妨害波に曝されると，回路には不要な電流が誘導され，これが電気・電子機器の誤動作を誘発する原因となる．本研究では，電気・電子機器を構成するプリント回路基板上に配置された電子回路・伝送線路上を伝搬する不要な電磁波を抑制することを目的として「近傍界ノイズ抑制素子」を提案し，その実用化を進めている．これまでの研究を通じて，近傍界ノイズ抑制素子は，電磁誘導現象と共振現象により，特定の周波数の電磁ノイズの伝搬を周波数選択的に抑制できることが実験的に確認されている．本年度は，所望のノイズ抑制効果を得るための近傍界ノイズ抑制素子の最適設計ならびに配置方法を明らかにすることを目的として，プリント回路基板上の差動伝送線路の周辺に近傍界ノイズ抑制素子を配置した場合のノイズ抑制効果の推定法について，検討を行った．同手法を用いて，近傍界ノイズ抑制素子が装荷された差動伝送線路の解析を行った結果，近傍界ノイズ抑制素子が，コモンモード・ノイズフィルタとして動作する可能性があることが明らかになった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
プリント回路基板上の伝送線路を伝搬する電磁ノイズを抑制することを目的として，同伝送線路に近傍界ノイズ抑制素子を装荷した場合の電磁ノイズ抑制効果の推定法について検討を行った．電磁ノイズ抑制効果の推定法を確立することは，近傍界ノイズ抑制素子の最適設計や，最適な装荷方法を得るための指針を与える．これまでの研究では，近傍界ノイズ抑制素子が装荷されたマイクロストリップ線路を多線条線路構造と考え，多線条線路理論を用いてその伝送特性を解析する手法が検討されている．本年度は，本手法を拡張し，プリント回路基板上に配置された差動伝送線路に近傍界ノイズ抑制素子を装荷した場合の，差動伝送線路の伝送特性の解析手法を明らかにするとともに，同手法を用いて得られた伝送特性の解析結果を示した．差動伝送線路は，電磁両立性の観点からも優れた伝送線路構造であり，近年幅広く使用されているものである．差動伝送線路の伝送特性を示すミクスドモードSパラメータのうち，Sdd21，Scc21振幅特性の解析結果から，差動伝送線路を伝搬する特定の周波数のコモンモード信号を周波数選択的に抑制することが可能であることを示した．この結果は，差動伝送線路に装荷された近傍界ノイズ抑制素子が，コモンモード・ノイズフィルタとして動作する可能性があることを示している．さらに，近傍界ノイズ抑制素子に能動素子を適用することによって，アクティブ・コモンモードフィルタとして活用できる可能性があることが明らかとなり，本研究の目標の一つである「近傍界ノイズ抑制素子の実用化」に向けた課題が示された．
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度（2019年度）は，近傍界ノイズ抑制素子の実用化を視野に入れ，近年多用されている差動伝送線路に近傍界ノイズ抑制素子を適用した場合についての検討を行った．近傍界ノイズ抑制素子が装荷された差動伝送線路を多線条線路構造と考えてモデル化し，差動伝送線路の伝送特性の解析を行う手法を明らかにするとともに，同手法を用いた解析結果から，近傍界ノイズ抑制素子によるノイズ抑制効果を明らかにした．特に，差動伝送線路の伝送特性を表現するミクスドモードSパラメータの解析結果から，近傍界ノイズ抑制素子が差動伝送線路に対するコモンモード・ノイズフィルタとして動作する可能性があることが明らかとなっている．一方，近傍界ノイズ抑制素子を差動伝送線路に装荷することにより，コモンモードとディファレンシャルモード間のモード変換が生じることが，解析結果から明らかになっている．これらのモード変換は，電気・電子機器の誤動作を誘発する原因となることから，モード変換を抑える手法についても，同時に検討する必要がある．そこで，2020年度は，近傍界ノイズ抑制素子がコモンモード・ノイズフィルタとして有効に動作するための最適な構造や配置方法を得るため，解析と実験の両面から検討を進める予定である．また，アクティブ・コモンモード・ノイズフィルタへと発展させるため，近傍界ノイズ抑制素子のアクティブ化についても検討を行う予定である．得られた研究成果については，順次，国内外の学会や学術論文を通じて，公表していく予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は，主に，近傍界ノイズ抑制素子が装荷された差動伝送線路の伝送特性解析法と，それを用いた解析結果の検討を行い，実験に必要な電子部品やプリント回路基板などの購入が見送られたため，次年度使用額が生じている．次年度は，これを実験的検証に必要な消耗品類の購入に充当する予定である．
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