Yamaguchi ITmag lab
Micro Energy Divistion
Dept. of EE, Tohoku University

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(工事中)
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電磁界シミュレータによる薄膜電磁ノイズ抑制
最近普及しつつある軽量,小型の多機能城壁端末用に、 アナログ高周波回路(Raio Fquency Integrated Circiut: RFIC)の高度集積化が進行している。  なかでも,高周波入力信号を処理するRFICチップ内では,アナログRF回路とデジタル回路が混載しており, デジタル回路から発生した電磁ノイズがアナログRF受信部に混入して受信度が低下する問題がある。

 
ICチップに対応電磁ノイズ抑制体として軟磁性薄膜を提案し,] ICチップの電流配線を模擬したCoplaner線路やMicrostrip線路に磁性薄膜を配置し, その電磁ノイズ抑制効果を検証してきた。 一例として,Microstrip線路にCo-Zr-Nb磁性薄膜を配置:
  
入力パワー:-5dBm,周波数範囲:10 MHz~10 GHz。 Microstrip line(MSL)の信号線中流れいる電流が磁界Hを発生し,薄膜はこの磁界を抑制できる。抑制効果は薄膜の上に配置した磁界強度を計測ためのプローブから評価する。

計測方法

 
(1)ネットワークアナライザによって,Sパラメータを測定し,MSLの伝導損失は: Ploss / Pin = 1 - (|s21|^2 + |s11|^2) から算出します。 (2)薄膜上に配置したプローブの出力を出します。 (3)実験と同じ条件で三次元電磁界解析を行います。

結果と考察
 
 
計測と三次元電磁界解析の結果を下図に示しています。

 
実線は実験データ,破線は解析データ。上の4つの線は薄膜上の空間に配置した磁界プローブの出力です。薄膜あり(MSL//e.a)の場合には、薄膜なし(Blank)の場合に比べて1GHzのところに16dBの谷(ディップ)が現れています。つまり,1GHzのとき,薄膜のシールド(磁界)抑制効果が最大16dBになることが分かりました。 MSLの伝導損失Ploss / Pinは、図中、下の2つの線で示し,周波数2GHzのときピークになって,伝導ノイズ抑制効果が最大になることが分かりました。 従って,Co-Zr-Nb磁性薄膜はシールド効果(空間電磁放射)および伝導ノイズ(In line noise)抑制効果の両方を持っています。 以下は三次元電磁界解析に基づき,冒頭右のモデル図の横断面で磁界分布を求めたものです。

 
[1] S. Tanaka, NICHe seminar and IEEE EMC Society Sendai Chapter Colloquium, CEWS-1-5 (2011).


Last updated on January 27th, 2021.
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研究の概要磁性薄膜集積化電磁ノイズ抑制体の開発