Development of three-dimensional circuit deign learning system realizing visualization and alternative of actual experiences

开发三维电路设计学习系统，实现实际经验的可视化和替代

• 批准号: 21K02917
• 负责人: 大島 心平
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Oyama 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: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K02917/
• 关键词: 高周波回路; 学習システム; 疑似試作実験; 電磁界シミュレーション; e-learning

本研究では短期間で効果的に知識を習得できる3次元回路設計学習システムの開発に取り組んでいる。本年度は，学習システムの操作方法及びそれを用いて３次元回路設計の基礎知識を習得するためのe-learning教材を開発した。この教材は項目ごとに細かく分割して作成した21本の動画で構成される。１本が20分以下の短い動画であるため，学習者は必要に応じて理解が十分でない項目に戻り容易に復習が可能である。また一部の教材については視聴のみでなく，その後に実際に学習システムで疑似的な試作実験を実施し，知識を習得できる形式とした。次に，教材と学習システムを用いてフィルタとインピーダンス変成器を複合した小型な高周波回路を題材に設定して教育実践を実施した。具体的には，チップ部品と基板上に構成したマイクロストリップラインを組み合わせて仕様を満たす回路を設計・試作・評価する学生実験であり，プリント基板はFR4基板を活用した。最初にe-learning教材を活用するとともにシステムを用いた疑似的な試作実験を通して基礎知識を習得し，次にコンテスト方式で設計課題に取り組む形式で実施した。この学生実験を通して学習システムの効果と修正すべき点を確認した。また，3次元回路設計の知識の習得に本システムを活用した2名の学生が，国際的な回路設計コンペティション（2022 APMC Student and Young Engineer Design Competition）に参加した。その結果，１名はPassive Trackで総合成績4位の優れた成績を収めることができ，ここでも学習システムの効果が確認できた。さらに，部品ライブライの改良を行うとともに，本システムが試作品の特性を再現する精度や高度な回路設計への本システムの適用の可能性についても調査した。

During this study で は short で unseen を に knowledge acquisition of fruit で き る 3 dimensional circuit design learning シ ス テ ム の open 発 に group take り ん で い る. は this year, learn シ ス テ ム の operation method and び そ れ を with い て basic knowledge of 3 dimensional circuit design の を acquisition す る た め の e - learning materials を open 発 し た. The <s:1> <s:1> textbook <e:1> project ごとに details く く are divided into <s:1> て to form <s:1> た, and 21 <s:1> animations で constitute される. This が 20 points in the following short の い animation で あ る た め, learners は necessary に 応 じ て understand が very で な い project に 戻 り easy に may review が で あ る. ま た a の textbooks に つ い て は apparent 聴 の み で な く, そ の に after the event be に learning シ ス テ ム で suspected な attempt be 験 を be し, knowledge acquisition を で き る form と し た. と に, teaching material studies シ ス テ ム を with い て フ ィ ル タ と イ ン ピ ー ダ ン ス - out を composite し た small な high frequency circuit を に theme set し て education be practice を be applied し た. Specific に は, チ ッ プ part と substrate に constitute し た マ イ ク ロ ス ト リ ッ プ ラ イ ン を group み close わ せ て shi others を against た を す circuit design, attempt, review 価 す る students be 験 で あ り, プ リ ン ト substrate は FR4 substrate を use し た. Initial に e - learning materials を use す る と と も に シ ス テ ム を with い た suspected な attempt be 験 を tong し し を て foundation knowledge acquisition, time に コ ン テ ス ト way で design task group に take り む form で be applied し た. <s:1> <s:1> students' practical experience を through て て to learn システム <s:1> results と to correct すべ た points を to confirm た た. ま た, 3 dimensional に の の knowledge acquisition circuit Design this シ ス テ ム を use し た 2 が の students, international な circuit Design コ ン ペ テ ィ シ ョ ン (2022 APMC Student and Young Engineer Design Competition) に attend し た. そ の results, 1 は Passive Track で 総 or grades four の optimal れ た grades を 収 め る こ と が で き, こ こ で も learning シ ス テ ム の unseen fruit が confirm で き た. さ ら に, part ラ イ ブ ラ イ の improved line を う と と も に, this シ ス テ ム が try works の features を reappearance す る や high precision な circuit design へ の this シ ス テ ム の applicable possibility の に つ い て も survey し た.

项目成果

3次元回路設計学習システムの基礎検討

3D电路设计学习系统基础学习

• 发表时间: 2023
• 作者: 大島 心平;羽山 徹彩
• 通讯作者: 羽山 徹彩

疑似実験システムを活用した共振器直結型 BPF の設計に関する一検討

基于准实验系统的谐振器直耦合带通滤波器设计研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 齋藤 涼太;大島 心平
• 通讯作者: 大島 心平

チップ部品を用いたダイプレクサの高精度設計に関する基礎検討

片式元件高精度设计双工器的基础研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 近藤 瑛爽;大島 心平
• 通讯作者: 大島 心平

国際的な回路設計コンペティションでの学生の活躍について

关于学生在国际电路设计竞赛中取得成功