研究者詳細 - 豊田　啓孝

MISC - 豊田　啓孝

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高橋篤弘, 五百旗頭健吾, Paoletti U., 和田修己, 豊田啓孝, 古賀隆治

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 107 ( 167 ) 5 - 10 2007年7月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

これまで筆者らは,IC/LSIの電源系に流れる高周波電流予測のためのEMCマクロモデルLECCSを提案している.このLECCSモデルは,非線形回路素子であるCMOSトランジスタで構成されるIC/LSIのスイッチングノイズを線形等価回路と等価内部電流源で表現する.線形等価回路構築にあたってIC/LSIの電源系インピーダンス測定をした結果,高周波で反共振が生じていた.本報告では,その反共振の一因がパッケージ及びその外部の寄生インピーダンスであることを,3種類の基板を用いた電源系インピーダンス測定と,その比較により明らかにした.次に,それぞれの基板の寄生容量を市販の電磁界シミュレータSonnetで見積もり,LECCSへ付加したうえで,PSpiceを用いて電源系インピーダンスシミュレーションをし,実測と比較した.そして,LECCSに寄生容量を付加することでモデル精度が向上しうることを示した.

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コモンモードアンテナモデルを用いたプリント回路基板からの放射予測 : 励振源の重ね合わせに関する検討

福増圭輔, 渡辺哲史, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治, 和田修己

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 107 ( 107 ) 39 - 44 2007年6月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

これまでに筆者らは,プリント回路基板(Printed Circuit Board:PCB)から発生するコモンモード放射を高速に予測するためのコモンモードアンテナモデルを提案している.このコモンモードアンテナモデルはコモンモード励振源とアンテナエレメントから構成される.コモンモード励根源はPCB上に広く分布するため,複数のマイクロストリップ線路(Microstrip Line:MSL)がPCB上に配線された場合,同一の位置に異なるMSLに起因するコモンモード励振源が存在することになる.複数のMSLがPCB上に配線された場合のコモンモード放射計算を目標に,本報告では,直角に曲がったMSLがPCB上に配置された試験基板を用いて,コモンモード励根源の重ね合わせを検討した.遠方電界放射の測定とFDTD法による数値解析による比較の結果,コモンモード励振源の重ね合わせができることを示した.

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コモンモードアンテナモデルによるコネクタ接続されたプリント回路基板からの放射電磁波予測

貞利章文, 酒井陽平, 渡辺哲史, 豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治, 和田修己

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 107 ( 25 ) 49 - 54 2007年4月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

マザーボードとドーターボードがコネクタを介して接続されている場合,コネクタ部のグラウンドピン数を変えたときにプリント回路基板(Printed Circuit Board:PCB)のコモンモード放射量が変化することが報告されている.この放射量の変化について,これまでに我々のグループでPCBからの放射予測を高速に行うために提案してきたコモンモードアンテナモデルを用いることで説明できるのかどうかを実際にコネクタ接続基板を作製し,その遠方電界放射の測定と比較することで検証した.コモンモードアンテナモデル構築の際,コモンモード電位変換係数よりプリント回路基板上のコモンモード電位分布を求め,その電位差をコモンモード励振源とする.これを基板上に配置しアンテナ解析することで遠方電界放射を求めた.実測と計算を比較する際,コネクタ接続基板ではグラウンドピン数によってコネクタ部の特性インピーダンスが変化することも考慮した.ボード部とコネクタ部の平衡度を調べ,その差が少なくなるようなコネクタを設計することでコモンモード放射を低減することができることが分かった.

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B-4-42 PCBの電源/グラウンドプレーンに形成したEBG構造に高透磁率材料を用いた単位セルの小型化と阻止域の拡大(B-4.環境電磁工学,一般講演)

豊田啓孝, 五百旗頭健吾, 古賀隆治

電子情報通信学会総合大会講演論文集 2007 ( 1 ) 366 - 366 2007年3月

近接グラウンドに着目したケーブルの断面形状と励起コモンモード電流

森光和也, 渡辺哲史, 豊田啓孝, 古賀隆治, 和田修己

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 106 ( 579 ) 71 - 75 2007年3月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

基準となるシステムグラウンドから空中に浮いた送受信器と平行ケーブルから構成される4導体系を構築し、電子機器間をつなぐケーブルのシステムグラウンドからの高さ、長さ、および、グラウンド線数を変えて、発生するコモンモード電流の測定を行った。システムグラウンドからの完全分離と外部から妨害をなくするため、コモンモード励振源として小型の光ファイバーモジュールを用いた。その結果、コモンモード電流はシステムグラウンドに対する高さと、機器システムのグラウンドの平衡度バランスとの間に密接な関係があることがわかった。機器システムの高さを変えることによりコモンモード電流が変化する。高さ10cm以上では、ほぼ一定の電流値になったが、10cm以下ではシステムグラウンドの影響によりコモンモード電流は増加した。さらに、ケーブルのグラウンド線を増やすことでコモンモード電流が低減することを実験で示した。その変化は、伝送線路に沿った電流配分率の変化量で説明できる傾向を示した。

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近接グラウンドに着目したケーブルの断面形状と励起コモンモード電流 (放送技術)

森光和也, 渡辺哲史, 豊田啓孝

映像情報メディア学会技術報告 31 ( 17 ) 71 - 75 2007年3月

プリント回路基板の電源/グランドプレーンに形成する不要電磁波伝搬抑制のためのプレーナEBG構造の小型化

豊田啓孝, エンゲンアリフエゲ, スワミナッサンマダハバン, 五百旗頭, 健, 古賀隆治

電子情報通信学会論文誌 B J90-B ( 11 ) 1135 - 1142 2007年

Prediction of electromagnetic emissions from PCBs with interconnections through common-mode antenna model

Yoshitaka Toyota, Akifumi Sadatoshi, Tetsushi Watanabe, Kengo Iokibe, Ryuji Koga, Osami Wada

EMC ZURICH-MUNICH 2007, SYMPOSIUM DIGEST 107 - + 2007年

記述言語：英語出版者・発行元：ETH FOUNDATION ZURICH

A motherboard-daughterboard structure with a connector is known to have another source of common-mode radiated emissions, and the emissions depend on the connector's signal/ground pin configuration. In order to estimate the amount of radiated emissions from the structure, a common-mode antenna model is described. The model consists of an excitation source and an antenna element, and it calculates radiated emissions from PCBs not only quickly but accurately for practical use. In modeling the board interconnection via a connector, we added two common-mode excitation sources at each end of the connector. The electromagnetic emissions estimated by the model agreed with the measurements within an error of 6 dB around peak emission levels between 300 and 600 MHz.

DOI： 10.1109/EMCZUR.2007.4388207

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Prediction of common-mode radiation from printed circuit boards with interconnections

Yoshitaka Toyota, Akifumi Sadatoshi, Tetsushi Watanabe, Kengo Iokibe, Ryuji Koga, Osami Wada

2007 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY PROCEEDING: EMC 2007 142 - + 2007年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

In order to estimate. the amount of common-mode radiation from a printed circuit board with low calculation cost, a common-mode antenna model has been developed. This paper demonstrates the application of the model to a board interconnection via a connector that is known to be a possible source of common-mode radiation. The radiated emissions estimated by the model agreed with the measurements for practical use.

DOI： 10.1109/ELMAGC.2007.4413451

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Miniaturization of electromagnetic bandgap (EBG) structures with high-permeability magnetic metal sheet

Yoshitaka Toyota, Kengo Iokibe, Ryuji Koga, Arif Ege Engin, Tae Hong Kim, Madhavan Swaminathan

2007 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY: WORKSHOP AND TUTORIAL NOTES, VOLS 1-3 55 - + 2007年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

Electromagnetic bandgap (EBG) structures in a pair of parallel planes are quite effective for suppressing simultaneous switching noise, but they are too large to be applied to compact electronic devices. To miniaturize the EBG structures, we investigated an approach to interpose a high-permeability magnetic metal sheet between the parallel planes. The experimental results show that high permeability of the sheet shifts the stopband towards lower frequencies. This suggests that such sheets contribute to the miniaturization of the EBG structures. In addition, it is demonstrated that the imaginary part of the permeability can expand the stopband.

DOI： 10.1109/ISEMC.2007.19

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Fast and accurate estimation of radiated emission from printed circuit board using common-mode antenna model based on common-mode potential distribution

Yoshitaka Toyota, Youhei Sakai, Makoto Torigoe, Ryuji Koga, Tetsushi Watanabe, Osami Wada

2007 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY: WORKSHOP AND TUTORIAL NOTES, VOLS 1-3 702 - + 2007年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

The authors investigated common-mode potential distribution on printed circuit boards and propose a common-mode antenna model that consists of a common-mode excitation source and a common-mode antenna element. The antenna model is able to predict common-mode radiation from PCBs quickly and accurately because it focuses only on common-mode radiated emissions. This paper applies the model to a rectangular printed circuit board with a signal trace bent at a right angle and discusses the superposition of common-mode excitation sources that result from common-mode potential distribution. In the model, the trace is divided into two straight elements at the corner to obtain the common-mode excitation source separately for each straight element. Superposing each source at each position enables a set of common-mode sources of the entire common-mode antenna model to be obtained. Simulations and measurements showed that the superposition of common-mode sources accurately predicts radiated emissions.

DOI： 10.1109/ISEMC.2007.138

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コモンモード電位分布に基づくプリント回路基板の等価アンテナモデル

酒井陽平, 渡辺哲史, 豊田啓孝, 古賀隆治, 和田

電子情報通信学会論文誌 B J90-B ( 11 ) 1116 - 1123 2007年

Determination of Effective Parasitic Capacitance around IC Package for EMC modeling

Kengo Iokibe, Atsuhiro Takahashi, Umberto Paoletti, Osami Wada, Yoshitaka Toyota, Ryuji Koga

Proceedings of 6th International Workshop on Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMC Compo 2007) 31 - 34 2007年

Fast calculation of radiated emissions from arbitrarily shaped PCB with IC/LSI

Masahiro Nishida, Yoshitaka Toyota, Kengo Iokibe, Ryuji Koga, Osami Wada

2007 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY PROCEEDING: EMC 2007 255 - + 2007年

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE

This paper describes fast calculation of radiated emissions from an arbitrarily shaped printed circuit board (PCB). The radiated emissions from the PCB edge are calculated by taking into account magnetic surface current based on the field equivalent principle. The electric field at the PCB edge is provided by a fast algorithm the authors have proposed for power-bus resonance in the PCB. The calculation of radiated emission was completed within a few minutes and in, good agreement with Finite Difference Time Domain (FDTD) calculation. In addition, an EMI simulation was demonstrated by using a linear macro model of IC/LSI. The calculation results were found to be in good agreement with the measurements.

DOI： 10.1109/ELMAGC.2007.4413479

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Stopband analysis using dispersion diagram for two-dimensional electromagnetic bandgap structures in printed circuit boards

Yoshitaka Toyota, Arif Ege Engin, Tae Hong Kim, Madhavan Swaminathan

IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS 16 ( 12 ) 645 - 647 2006年12月

記述言語：英語出版者・発行元：IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC

Electromagnetic bandgap (EBG) structures that provide an excellent isolation within the stopband are extremely effective in suppressing propagation of simultaneous switching noise on parallel power planes. However, a scattering parameter measurement and full-wave electromagnetic simulation for their entire structure are costly and time consuming. This letter presents a two-dimensional dispersion-diagram analysis based on a unit-cell network of EBG structures by extending a well-known dispersion-diagram analysis of one-dimensional infinite periodic structures. The approach is extremely effective in computing stopband frequencies and provides the stopbands with good agreement to the measured results.

DOI： 10.1109/LMWC.2006.885587

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LECCS-I/Oモデルの広帯域化を目的とした3ポートSパラメータ測定によるインピーダンスパラメータ抽出法の検討

大崎瑛弘, 五百旗頭健吾, 豊田啓孝, 古賀隆治, 和田修己

電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 106 ( 182 ) 17 - 22 2006年7月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会

筆者らが提案しているディジタルICのEMCマクロモデル(LECCS-I/O)の広帯域化のため,Sパラメータ測定に基づくインピーダンスパラメータ抽出法について検討した.まず,従来モデルにおいて電源-グランド間インピーダンスのシミュレーション精度が高周波で低下する原因を調べたところ,2ポートSパラメータ測定ではIC入力端子に接続された外部回路の影響がモデルのインピーダンスパラメータに現れることが判明した.そこで,IC内部の等価回路と外部回路を分離するためICの入力部を考慮した線形等価回路(LEC)のモデルを構築し,3ポートSパラメータ測定によるパラメータ抽出を検討した.ICの外部負荷や入力端子に接続する回路を変化させた時のインピーダンスシミュレーションを行ったところ,従来モデルと比較してより高い周波数までモデルのシミュレーション精度が向上した.

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EMI antenna model based on common-mode potential distribution for fast prediction of radiated emission 査読

SAKAI Y.

Proc. IEEE Int. Symp. Electromagnetic Compatibility, Portland, OR, Aug. 2006 2 280 - 284 2006年