電磁干渉抑制のための電源・グランド面の周期構造パターン設計に関する研究

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本研究課題の最終目標は、「小型電子機器に搭載可能なサイズで、不要電磁波抑制のための阻止域を任意に設定することができ、有効な阻止特性をもつ電源・グランド面の周期パターン、すなわち、EBG(Electromagnetic Bandgap;電磁バンドギャップ)パターンを実現する」ことである。電源・グランド面へのEBGパターンの形成は、携帯電話に代表される小型電子機器設計において問題となるEMI (Electromagnetic Interference;電磁干渉)を抑制し、設計どおりの性能を実現するために効果的な手法として注目されている。本年度の当初計画は、1.高比誘電率材料を用いた小型化の検討、2.高比透磁率材料を用いた小型化の検討、3.テストボードの試作と評価、4.電磁界シミュレータHISES (High-Spccd EMI Simulator)の動作性能の向上であった。計画を遂行する中で特に2.について、市販の磁性体シートを電源・グランド層間に挿入することにより顕著な効果を得た。それは、比透磁率の実部の効果によるEBG構造の小型化、さらに、虚部の効果による阻止域の拡大である。試作基板を対象に8GHzまでの周波数に対して、層間共振とこれに伴う放射の抑制の観点から磁性体シート挿入効果について調べた。その結果、効果的に共振が抑制でき、放射も同時に抑制できることが明らかになった。1GHz以上の周波数では磁性体シートの透磁率の虚部が大きな値をもち、大きな相関があることが分かった。一方、1GHz以下の周波数ではこの虚部の効果は小さくなるが、EBG阻止域をそれに合わせて適切に設定することで、阻止域の拡大が可能となることが判明した。さらに、HISESの動作性能の向上では、スリットや基板端からの放射による共振周波数シフトを表現する計算アルゴリズムを実装した。開口部やスリットからの放射の取り扱いについて若干課題が残ったが、基板端からの放射についてはその影響を考慮した共振特性解析が行えるようになった。