不要電波の高分解能測定及び解析技術に関する研究

97

st-369/)

[46] 日経産業新聞, “高セキュリティーな国産ドローン, ”2021 年 12 月 23

日, 16 ページ

[47] 株式会社 ACSL, 2022 年 12 月期 第２四半期決算説明資料, 2022.08.1

[48] 神戸市, 記者発表, ICT を活用した中学校体育館の夜間開放～親しみや

すい学校づくりに向けて～, 2022 年 8 月 31 日

98

発表論文一覧

____________________________

本研究に関する発表論文

学術論文

[1] K. Watanabe, Y. Sugimoto, S. Tanaka, N. Miura, M. Nagata, Y.

Miyazawa, and M. Yamaguchi, "Evaluation of Undesired Radio

Waves below -170 dBm/Hz from Semiconductor Switching Devices

for Impact on Wireless Communication," IEEE Letters on

Electromagnetic Compatibility Practice and Applications, vol. 1,

issue. 3, pp.72-76, Sep. 2019.

[2] K. Watanabe, M. Komatsu, M. Aoi, R. Sakai, S. Tanaka, and M.

Nagata, "Analysis of Electromagnetic Noise from Switching

Power Modules using Wide Band Gap Semiconductors," in IEEE

Letters

on

Electromagnetic

Compatibility

Practice

and

Applications (LEMCPA), Sep. 2022.

[3] 渡邊航，酒井陵多，青井舞，小松美早紀，田中聡，永田真，“産業用

ドローンの近傍における放射電磁ノイズの広帯域評価と移動通信干

渉の解析,” 電子情報通信学会論文誌 B, 早期公開, Oct. 2022.

国際会議

[4] K. Watanabe, Y. Sugimoto, N. Miura, M. Nagata, S. Tanaka, Y.

Miyazawa, and M. Yamaguchi, "Interference of Undesired Radio

Waves Near Inverter Power Devices on Mobile Communications,"

Proceedings of the IEICE EMC Sapporo 2019/IEEE APEMC 2019,

#MonPM2C.4, pp. 36, Jun. 2019. (Sapporo)

99

発表論文一覧

[5] K. Watanabe, Y. Sugimoto, N. Miura, M. Nagata, S. Tanaka, Y.

Miyazawa, and M. Yamaguchi, "Impacts of Undesired Radio

Waves on Mobile Communications Nearby Inverter Power

Devices," in Proceedings of the 2019 IEEE International

Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal & Power

Integrity (EMC+SIPI 2019), Abstract reviewed paper, Wednesday

poster, Jul. 2019. (New Orleans)

[6] M. Nagata, K. Watanabe, Y. Sugimoto, N. Miura, S. Tanaka, Y.

Miyazawa, and M. Yamaguchi, "Evaluation of Near-Field

Undesired Radio Waves from Semiconductor Switching Circuits,"

in Proceedings of the 2019 International Symposium on

Electromagnetic

Compatibility

(EMC

Europe

2019),

#O_Th_B_2_1, pp. 866-869, Sep. 2019. (Barcelona)

[7] K. Watanabe, K. Jike, S. Tanaka, N. Miura, M. Nagata, A.

Takahashi,

Y.

Miyazawa,

and

M.

Yamaguchi,

"Magnetic

Composite Sheets in IC Chip Packaging for Suppression of

Undesired Noise Emission to Wireless Communication Channels,"

in Proceedings of the 12th International Workshop on the

Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMC

Compo 2019), #1570581071, pp. 1-3, Oct. 2019. (Haining)

[8] M. Aoi, K. Watanabe, M. Komatsu, S. Tanaka, N. Miura, M.

Nagata, Y. Miyazawa, and M. Yamaguchi, "Magnetic Materials for

Radio Frequency Noise Suppression in Flipped IC Chip

Packaging," in Proceedings of the 2020 IEEE International

Symposium on Electromagnetic Compatibility, Signal & Power

Integrity

(EMC+SIPI

2020),

Abstract

reviewed

paper,

W1-WE-PM-B, Aug. 2020. (Virtual conference)

[9] M. Komatsu, K. Watanabe, M. Aoi, S. Tanaka, N. Miura, and M.

Nagata, "Evaluation of Undesired Radio Waves by Switching

Power Circuits using GaN Transistors," in Proceedings of the

2020

IEEE

International

Symposium

on

Electromagnetic

100

発表論文一覧

Compatibility, Signal & Power Integrity (EMC+SIPI 2020),

Abstract reviewed paper, W2-WE-PM-C, Aug. 2020. (Virtual

conference)

[10] M. Nagata, K. Watanabe, N. Miura, S. Tanaka, Y. Miyazawa, and

M. Yamaguchi, "Impacts of Near-Field Undesired Radio Waves

from

Semiconductor

Switching

Circuits

on

Wireless

Communications," in Proceedings of the 2020 International

Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC Europe

2020), #OD08-1, pp. 1, Sep. 2020. (Virtual conference)

[11] K. Watanabe, M. Aoi, M. Komatsu, S. Tanaka, and M. Nagata,

"Measurements of Electromagnetic Emission nearby a Compact

Drone," in Proceedings of the 2021 Asia-Pacific International

Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC), pp. 1-4,

Sep. 2021. (Bali)

[12] K. Watanabe, M. Aoi, M. Komatsu, S. Tanaka, and M. Nagata,

"Measurements of Electromagnetic Emission Inside Industrial

Unmanned

Aerial

Vehicles,"

in

Proceedings

of

the

13th

International Workshop on the Electromagnetic Compatibility of

Integrated Circuits (EMC Compo 2021), pp. 25-28, Mar. 2022.

(online)

[13] K. Watanabe, R. Sakai, M. Aoi, M. Komatsu, S. Tanaka, and M.

Nagata, "Evaluation of Emission Noise from PCBs Inside an

Industrial Unmanned Aerial Vehicle," in Proceedings of the 2022

Asia-Pacific

International

Symposium

on

Electromagnetic

Compatibility (APEMC), FR-AM2-SS07-04, #1570784699, pp. 1,

Sep, 2022.

[14] K. Watanabe, R. Sakai, S. Tanaka, and M. Nagata, "ELECTR

OMAGNETIC INTERFERENCE OF EMISSION NOISE ON

MOBILE COMMUNICATIONS INSIDE INDUSTRIAL UNMA

NNED AERIAL VEHICLES," The 13th edition of Internation

発表論文一覧

101

al Workshop of Electromagnetic Compatibility (CEM 2022), Se

p. 2022. (Suceava)

国内会議

[15] 渡邊航, 地家幸祐, 田中聡, 三浦典之, 永田真, 高橋昭博, 宮澤安範,

山口正洋, "IC チップパッケージング内における磁性膜による不要電

波抑制技術及び無線通信品質の向上," 電子情報通信学会技術報告,

vol. 119, no. 241, EMCJ2019-67, pp. 175-178, 2019.10.25. (宮城)

[16] 渡邊航, 地家幸祐, 田中聡, 三浦典之, 永田真, 高橋昭博, 宮澤安範,

山口正洋, "IC チップパッケージング内における磁性膜による不要電

波抑制技術及び無線通信品質の向上," 電子情報通信学会技術報告,

vol. 119, no. 241, EMCJ2019-67, pp. 175-178, 2019.10.25. (宮城)

受賞

[17] IEEE 12th International Workshop on the Electromagnetic

Compatibility of Integrated Circuits (EMC compo 2019), Best

Student Paper Award, IEEE Electromagnetic Compatibility

(EMC) Society, 2019.

[18] 神戸大学 令和元年度，神戸大学学生優秀学術表彰

[19] Student Award, IEEE EMC Society Japan Joint/Sendai Chapters,

2020.

[20] 13th International Workshop of Electromagnetic Compatibility

(CEM2022), The best oral communication for junior participant,

2022.

102

発表論文一覧

その他の発表論文

国際会議

[21] M. Yamaguchi, M. Sato, A. Takahashi, Y. Miyazawa, S. Tanaka, K.

Jike, K. Watanabe, N. Miura, M. Nagata, "Magnetic Powder

Composite Noise Suppressor for Flip Chip Mounted High Speed

IC Chip," Proceedings of the IEICE EMC Sapporo 2019/IEEE

APEMC 2019, #MonPM2C.6, pp. 38-41, Jun. 2019. (Sapporo)

[22] M. Yamaguchi, A. Takahashi, Y. Miyazawa, K. Watanabe, K. Jike,

S. Tanaka, N. Miura, and M. Nagata, "Sintered Ferrite Thin Plate

Noise Suppressor Mounted on IC Chip Interposer (Invited)," in

Proceedings

of

the

12th

International

Workshop

on

the

Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits (EMC

Compo 2019), #1570581121, pp. 1-3, Oct. 2019. (Haining)

[23] M. Yamaguchi, Y. Miyazawa, K. Watanabe, K. Jike, S. Tanaka, N.

Miura, and M. Nagata, "Ferromagnetic Noise Suppressor to be

Implemented in an IC Chip Package," in Proceedings of the 2020

International Symposium on Electromagnetic Compatibility

(EMC Europe 2020), #OD08-2, pp. 1, Sep. 2020. (Virtual

conference)

[24] K. Watanabe, T. Wadatsumi, K. Monta, M. Aoi, M. Komatsu, R.

Sakai, S. Tanaka, T. Miki, and M. Nagata, "Near Field

Measurements of Sub-Millimeter-Wave Noise Emission from

Digital

Integrated

Circuits,"

in

Proceedings

of

the

13th

International Workshop on the Electromagnetic Compatibility of

Integrated Circuits (EMC Compo 2021), pp. 45-47, Mar. 2022.

(online)

103

104

図一覧

____________________________

図 1-1. 情報通信技術 (ICT) によるデジタルデータの利活用の仕組み .......... 2

図 1-2 本論文における不要電波問題に対する基盤技術とそれらの応用 ......... 4

図 2-1. 不要電波の広帯域評価系 ..................................................................... 8

図 2-2. 長六角形折り返しアンテナの外形 ...................................................... 9

図 2-3. 不要電波の狭帯域測定系 ................................................................... 10

図 2-4. 不要電波の測定感度向上手法 ............................................................ 12

図 2-5. 不要電波のアンテナ出力端における電力強度の算出方法 ................ 13

図 2-6. 不要電波測定系における測定感度の検証方法 .................................. 13

図 2-7. スペクトラム・アナライザ入力端における不要電波測定の下限値 .. 14

図 2-8. 不要電波強度の補正式 (2.2) を用いた際の不要電波の測定下限値 .. 15

図 3-1. 実測とシミュレーションによる効率的な無線通信品質の評価環境 .. 18

図 3-2. HILS 手法による LTE 通信品質評価系 ............................................. 20

図 3-3. RF フロントエンドチップの回路構成図 ............................................ 20

図 3-4. HILS 環境における不要電波と LTE 通信信号の電磁干渉評価結果 .. 21

図 3-5. 無線通信システムシミュレータによる LTE 受信感度評価環境 ....... 23

図 3-6. シミュレーション環境における RF フロントエンドモデルの回路構成

図 ....................................................................................................... 24

図 3-7. 無線通信システムシミュレーションによる LTE 通信品質評価の流れ25

図 3-8. 不要電波を重畳した場合の RF フロントエンドモデルの出力波形... 25

図 3-9. HILS 環境とシミュレーション環境における不要電波と LTE 通信信号

の電磁干渉評価結果の比較 ................................................................. 26

図 4-1. GaN 素子搭載電源モジュールの構成 ................................................ 30

図 4-2. GaN モジュール A における不要電波の測定位置 ............................. 31

図 4-3. GaN モジュール B における不要電波の測定位置 ............................. 31

図 4-4. GaN モジュール A における不要電波特性 ........................................ 32

図 4-5. GaN モジュール B における不要電波特性 ........................................ 32

図 4-6. GaN モジュール A の制御回路部から発生する不要電波の個体差 .... 33

図 4-7. GaN モジュール A における動作周波数による不要電波特性の変化 . 34

図一覧

105

図 4-8. GaN モジュール B における動作周波数による不要電波特性の変化. 34

図 4-9. 電源モジュールの動作周波数によるスプリアスの変化 .................... 34

図 4-10. 電源モジュールから発生する不要電波による LTE 通信への干渉性評

価 ....................................................................................................... 35

図 4-11. 電源モジュールの動作周波数による通信干渉性の変化 .................. 36

図 4-12. 電気自動車 (EV) 用無線電力 (WPT) 伝送システム ..................... 37

図 4-13. WPT システムから発生する不要電波の角度依存性 ........................ 38

図 4-14. WPT システムにおける送電ユニットの概略図 ............................... 39

図 4-15. 送電ユニットから発生する広帯域の不要電波特性 ......................... 40

図 4-16. 送電ユニットから発生する不要電波の距離依存性（800 MHz 帯，

1700 MHz 帯，4200 MHz 帯） ...................................................... 40

図 4-17. 送電ユニットから発生する不要電波による LTE 通信への干渉性評価

（800 MHz 帯，1700 MHz 帯，4200 MHz 帯） ............................. 41

図 4-18. パンチングメタルとノイズ抑制シートによる不要電波抑制 ........... 42

図 4-19. 産業用ドローン機体内部における電磁干渉問題の概要図............... 44

図 4-20. 被評価ドローン ............................................................................... 44

図 4-21. モータ動作による不要電波特性 ...................................................... 45

図 4-22. 長六角形折り返しアンテナによる不要電波測定環境 ...................... 46

図 4-23. 長六角形折り返しアンテナによるドローン機体における不要電波の

周波数特性 ...................................................................................... 47

図 4-24. 被評価ドローンにおける電源モジュール及び制御モジュールの実装

箇所 ................................................................................................. 48

図 4-25. 磁界プローブによる局所的な不要電波測定 .................................... 48

図 4-26. 磁界プローブによるモジュール毎の不要電波の周波数特性 ........... 49

図 4-27. 長六角形折り返しアンテナによる 800 MHz 帯におけるセルラー系

無線信号と不要電波 ........................................................................ 50

図 4-28. 不要電波による LTE 通信への干渉性 ............................................. 51

図 5-1. 磁性材料の複素透磁率（実部）の周波数特性 .................................. 55

図 5-2. 磁性材料の複素透磁率（実部）の周波数特性 .................................. 56

図 5-3. 磁性材料の強磁性共鳴損失の周波数特性 .......................................... 56

図 5-4. 評価 IC チップの回路構成図 ............................................................. 57

図 5-5. IC チップパッケージングへの磁性薄膜の実装概要図 ....................... 58

図 5-6. インタポーザ基板への磁性材料塗布による磁性膜の実装手法 ......... 59

図 5-7. IC チップへの磁性膜の実装手法 ....................................................... 59

106

図一覧

図 5-8. 磁界プローブによる IC チップ直上の不要電波測定 ......................... 60

図 5-9. 評価 IC チップから発生する不要電波の広帯域特性 ......................... 61

図 5-10. 磁性膜による不要電波の抑制効果................................................... 61

図 5-11. 磁性膜による不要電波強度の抑制効果（4 GHz 帯） ..................... 62

図 5-12. 磁性膜による LTE 通信感度の向上効果（4 GHz 帯） ................... 63

図 6-1. デジタルデータのセキュリティを脅かすサイバー攻撃の概要 ......... 66

図 6-2. サイバー攻撃関連の通信数の年次推移 （情報通信研究機構による大

規模サイバー攻撃観測網「NICTER」による調査） ....................... 67

図 6-3. 暗号技術によるデジタルデータのセキュリティ確保の仕組み ......... 68

図 6-4. 暗号回路を実装したハードウェアへの脅威 ...................................... 69

図 6-5. サイドチャネル攻撃のイメージ ........................................................ 70

図 6-6. 高度情報化社会におけるサイドチャネル攻撃の脅威と対策の必要性72

図 6-7. サイドチャネル攻撃への対策を必要とする電子機器やサービスのセ

グメント ............................................................................................ 74

図 6-8. ソリューション①「サイドチャネル攻撃への脅威分析」と解決する顧

客課題 ............................................................................................... 78

図 6-9. サイドチャネル攻撃に関する攻撃レベルの要素 ............................... 79

図 6-10. 本事業のソリューション①「サイドチャネル攻撃への脅威分析」に

おいて提供する脅威レポートの例 .................................................... 80

図 6-11. ソリューション②「サイドチャネル攻撃への対策支援」と解決する

顧客課題 ........................................................................................................ 81

図 6-12. ノイズ抑制シートによる効果的な対策のためのサイドチャネル攻撃

への耐性評価の例 .......................................................................................... 82

図 6-13. サイドチャネル攻撃への脅威分析と対策支援のビジネスモデル .... 83

107

表一覧

____________________________

表 3-1. LTE 通信における最小受信感度の規格値[10] ................................... 18

表 3-2. HILS 環境における LTE 通信方式 .................................................... 21

表 4-1. GaN 素子搭載電源モジュール特性諸表............................................. 29

表 4-2. WPT システム諸表 ............................................................................ 38

表 5-1. 磁性材料のサンプル名と組成式 ........................................................ 55

表 6-1. デジタルデータのセキュリティを確保するための 3 つの要素 ......... 66

表 6-3. サイドチャネル攻撃への認知度による顧客の分類 ........................... 77

神戸大学博士論文「不要電波の高分解能測定及び解析技術に関する研究」全１０７頁

提出日

2023 年 1 月 25 日

本博士論文が神戸大学機関リポジトリ Kernel にて掲載される場合，掲載登録日（公開日）

はリポジトリの該当ページ上に掲載されます．

©渡邊

本論文の内容の一部あるいは全部を無断で複製・転載・翻訳することを禁じます．

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