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

建立使用负磁导率材料实现低损耗、高速传输的传输线设计理论

基本信息

批准号：
19K04521
负责人：
中山英俊
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Nagano National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

本研究的目的是提出一种利用负磁导率特性的集肤效应抑制线作为研究，在超过铁磁共振频率的超高频区域开辟磁导率应用的新领域，并开发高高速传输线的目的是减少损耗和延迟。为了证明抑制趋肤效应损耗的有效性，我们建立了使用负磁导率材料的多层传输线的设计理论，目前正在验证其对印刷线路中铜箔表面粗糙化的有效性。通过利用本研究中建立的圆形多层结构和矩形多层结构的电磁场理论，可以设计为各种材料的层压结构提供最低损耗的膜厚度。 2020财年，我们将推进圆形多层传输线的研究，发展圆形多层传输线的电磁场理论，扩展考虑导体损耗、磁损耗和介电损耗的理论，并计算整个传输线的损耗我们能够对此进行评估，并根据该理论继续研究低损耗设计。通过反演这一理论，可以通过分别测量所用磁性材料的膜厚、电导率和饱和磁化强度来估算磁性材料的磁导率和各向异性磁场。另外，在磁性材料的开发中，即使目前难以获得所需的各向异性磁场，也可以通过使用随后安装的螺线管线圈施加直流外部磁场来虚拟地产生各向异性磁场。这使得可以通过实验确认高速传输线损耗的降低。为此，我们设计了螺线管线圈，向传输线施加均匀的直流外部磁场。我们的研究成果在国内学术会议上做了相关研究报告。