Research on millimeter-wave band one-chip radio devices for IoT

物联网毫米波频段单片无线电器件研究

基本信息

批准号：
22K04093
负责人：
平野拓一
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度はイオン照射シリコン(Si)基板の電磁界シミュレーションモデルを確立するための計測技術の研究に取り組んだ。シミュレーションを行う際には、Si基板の複素誘電率を入力する必要があるが、ミリ波・テラヘルツ帯において正確な複素誘電率を測定することが困難である。そこで、テラヘルツ時間領域分光(THz-TDS)測定により、Si基板の複素誘電率の測定を行った。THz-TDSでは平板状の被測定基板を挿入したときとしないときの透過パルス波形の差から複素誘電率を測定する。薄い被測定基板では表面での多重反射が透過波に与える影響を除去する必要がある。無限反射の影響を除去するアルゴリズムを提案し、後処理を行った。有限回の反射しか考慮しない場合に比べて、滑らかな周波数特性が得られ、有効性も確認できた。Si基板以外にも、ミリ波・テラヘルツ帯で使用する可能性のある基板材料の複素誘電率評価も行った。また、基板正面方向への放射を目的とするダイポールアンテナの検討を進めてきたが、用途によっては基板横方向に放射する必要もあるため、基板横方向に放射するプリント八木・宇田型アンテナの検討をすすめた。さらに、チップ実装の検討としてボンディングワイヤ接続の周波数特性を検討し、通常の方法では20GHz以上での使用は困難であることを確認した。現在、フリップチップ実装の特性のシミュレーションを進め、ボンディングワイヤよりも高周波のミリ波帯で使用できることを確認した。

2022年，我们致力于测量技术的研究，建立了离子辐照硅（Si）基板的电磁场仿真模型。进行仿真时，需要输入Si衬底的复介电常数，但很难精确测量毫米波/太赫兹频段的复介电常数。因此，我们使用太赫兹时域光谱（THz-TDS）测量来测量硅基板的复介电常数。在 THz-TDS 中，通过插入和不插入待测平板时发射的脉冲波形的差异来测量复介电常数。对于被测薄基板，需要消除表面多次反射对透射波的影响。我们提出了一种算法来消除无限反射的影响并进行后处理。与仅考虑有限数量的反射的情况相比，获得了更平滑的频率特性，并且确认了有效性。除了硅衬底之外，我们还评估了可能用于毫米波和太赫兹频段的衬底材料的复介电常数。此外，我们一直在研究旨在向电路板正面辐射的偶极天线，但根据应用，可能还需要辐射到电路板的侧面，因此我们正在考虑印刷八木宇田天线辐射到板的两侧。此外，我们还研究了用于芯片安装的焊线连接的频率特性，并确认使用常规方法很难在 20 GHz 以上的频率下使用它们。我们目前正在模拟倒装芯片安装的特性，并已确认它可以用于比焊线更高频率的毫米波段。