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アンテナを設計するときに注意すべきこと

みなさん、こんにちは。
株式会社 Wave Technology 高周波設計第二課の大塚です。

前回から引き続き、今回も通信機器に必要不可欠な“アンテナ”について少しお話しようと思います。(前回はこちら。

一言で“アンテナ”といっても様々な種類が存在します。
まずは、無線通信機器でよく使用されているアンテナについて、その特徴と合わせて記載しておくことにします。

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無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託

無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託

Wave Technology(WTI)では、Bluetooth(BLE)、ZigBee またはLPWA(LoRa、Sigfox、Wi-SUN、LTE-NB1(NB-IoT))などの無線通信モジュール用アンテナの設計から試作評価までを受託させていただきます。

パターンアンテナ設計例
パターンアンテナ設計例 

例えば、Bluetooth(BLE)、ZigBee またはLPWA などの無線通信モジュールで使用されるアンテナでは、お客様のご要望に応じ、以下のようなご提案をさせていただくことが可能です。

①コスト重視の場合
パターンアンテナを使用する場合が多く、逆F型・ミアンダ(メアンダ)型などお客様に最適なアンテナをご提案いたします。

②小型化やサイズ重視の場合
板金や高誘電率な樹脂を用いた立体型の最適なアンテナをご提案いたします。

また、市販のチップアンテナを使用する場合では、実装状態によってアンテナ利得は大きく変わります。このため、実装状態でのアンテナ利得評価にも対応いたします。

以下にWTI のアンテナ受託設計・評価受託サービスの特長をご紹介いたします。

 

■ WTI の無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託サービスの特長

WTI の無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託サービスの特長は2 つあります。

1. 「デバイス開発」と「応用製品開発」分野に経験豊かなエンジニアが在籍しています。そしてデバイス開発エンジニアは通信モジュールの開発経験も有し、応用開発エンジニアは各種無線機から携帯電話などの開発経験があります。これらの経験から、各種無線規格を理解し、高周波(RF)の知見が必要なアンテナ設計・評価のサービスをご提供します。

2. 最適な無線通信方式の選定(Bluetooth(BLE)、ZigBee またはLPWA など)から、設計・評価、技術基準適合認定(技適)申請まで様々なご要望に対応します。

これらの特長から、WTI では以下のようなお客様のご要望に的確にお応えすることが可能です。

※アンテナの設計・評価についてのご要望例

① 無線通信機器の通信距離を改善したい
② 小さな製品スペースに収まるアンテナを設計したい
③  続きを読む

すべての人とモノがワイヤレスでつながる

みなさん こんにちは。応用機器設計第一部設計第二課の加古です。

今回は無線に関するお話しをさせていただきます。

さまざまなモノがワイヤレスでインターネットにつながるIoT(Internet of Things=モノのインターネット)の時代になるとかねてから言われてきましたが、最近その流れが一気に加速しています。

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事例5.業務用無線機の高周波(RF)部 生産中止(EOL)コンデンサの変更

事例5.業務用無線機の高周波(RF)部 生産中止(EOL)コンデンサの変更

<概要>

業務用無線機の送信部で使用している国内大手メーカのコンデンサが生産中止(EOL)となるため、ディスコン対象のコンデンサ部品を再選定しました。
この無線機はマイクロ波の400MHz帯で使用されるものです。

ディスコンとなるコンデンサは1608サイズおよび2012サイズであり、代替コンデンサは国内メーカ、海外メーカなど複数社を提案し、現行コンデンサからの変更に対するメリット、デメリットを示した上で、お客様に選択していただきました。

また、無線機などの高周波(RF)回路機器では、高周波(RF)特有の整合調整が必要となるため、主要部品(RFICやRFディスクリートなど)間のインピーダンス整合を代替コンデンサで調整した後、無線機の各種無線特性を検証しました。

この事例は、基板改版をしないでコンデンサを変更するご要望に対して、代替コンデンサの定数変更だけで実現したものです。

部品サイズを変更しないで整合調整した回路例

もちろん、コンデンサを2012や1608サイズから1005や0603サイズへの変更など、部品の小型化を含めたディスコン対策をご要望であれば、基板レイアウトの改版と併せて対応することも可能です。

 

<工程>

工程

<検証項目>

無線機の各種評価項目

  • 周波数偏差
  • 占有帯域幅
  • スプリアス強度
  • 空中線電力
  • 隣接チャネル漏洩電力

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■EOL(生産中止・ディスコン)対応事例

■高周波(RF)・無線関連その他サービスご紹介

■参考資料

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「高周波回路・高周波(無線通信、マイクロ波・RF)機器の開発・設計」の求人情報

「高周波回路・高周波(無線通信、マイクロ波・RF)機器の開発・設計」の求人情報

求人職種

高周波回路・高周波(無線通信、マイクロ波・RF)機器の開発者・設計者

採用人数

若干名

採用背景

当社の強みの1つは高周波・無線技術です。近年、世の中のIoT機器の開発加速を背景として、情報を無線で伝送するワイヤレス通信技術の需要が急拡大しています。新分野での無線機器の開発案件の引き合いが増大しており、お客様のご要望にお応えするため、高周波・無線の開発・設計をご担当いただけるエンジニアの方を募集します。

お任せしたいこと(具体的な仕事内容)

WiFi、特定小電力無線、Bluetooth、携帯電話通信などの高周波無線回路・機器、アンテナなどの開発・設計・評価をご担当いただきます。新たな分野で無線化が進みつつあり、応用分野の面白さも感じながら、設計業務に携わることができます。

当該分野の当社技術サービスの説明はこちら

高周波・無線 設計受託のページ
「高周波」ってなんだろう?
意外と身近な無線通信
高周波電力増幅器とは?
高周波回路の設計 ~整合とは~

これまでの専門領域に加えて、他技術分野も当社教育システムで学んでいただくことで、より広い技術分野でご活躍いただけるよう配慮いたします。前職で身につけられた技術とのシナジーにより、一層高いレベル、より広い技術範囲でご活躍いただけます。
技術教育センターの説明はこちら
⇒ 社内教育のご紹介

仕事のやりがい

当社売上の8割が東証一部上場企業で占めるなど、お客様は国内トップレベルの技術水準の会社様ばかりです。そのような高いレベルの顧客から依頼される難易度の高い開発案件の遂行を通して、自らの技術を高めていけることが当社で仕事をすることの魅力の1つです。

当社は、技術力でお客様から定評があります。

お客様の声
WTIが選ばれる理由No.1は「技術力」

中でも「高周波(無線通信、マイクロ波・RF)」の設計技術に対してのご評価は高く、当社のような高周波の技術を有する国内企業はほとんどないとも、お客様から伺っています。お客様から高い評価を頂戴しながら、仕事ができる喜びを一緒に味わいましょう。

雇用形態

正社員

対象者

募集職種の経験者が望ましい
※ 未経験者、経験の浅い方には、社内の技術教育センターで
充実した教育プログラムを実施するなど、丁寧に指導します。

学歴

理工系の専門・高専・短大・大学(院)卒

年齢 続きを読む

高周波開発インサイドストーリー

高周波開発インサイドストーリー
~「貴重な存在」と云われるからこそ、「責任」と「やりがい」がある~

田岡(仮名)のもとに、1本の電話が届いた。内容は、A社からの急ぎの相談であった。
A社は、5年ほど前まで頻繁に取り引きしていただいていたが、最近はお付き合いがなかった。田岡は、その当時A社の業務を担当していた技術者の一人である。

A社の担当者からは「自社で大型案件を受注できそうだが、数年前に担当していた社内の技術者は配置転換等でいなくなり困っている。この案件の内容は、一般用途と異なり特定用途の通信システム設計なので外注するのは難しい。」と相談を受けた。

この時、田岡は開発スケジュールが非常に厳しく技術難易度も高い内容であったので、受託開発は難しいと考え、お断りするしかないとA社へ回答した。

すると、A社からは「このような案件は、WTI以外に依頼する会社はない。WTIに断られたら、この開発プロジェクトが無くなってしまう」と云われ、田岡は社内で協議することとした。

田岡は、A社がお困りの状況を上司である小塚(仮名) に伝えると共に課員に、
「我々でなんとかやってみましょう」
と協力を依頼して、この案件を受託することができた。

受託内容は、A社にて開発製品のレベルダイヤからブロックごとに必要な仕様を算出し、当社(WTI)へ仕様を提示、WTIはそのブロックごとの製品仕様書に基づいた個別回路(部品)の設計を担当するものである。

しかし、開発予定時期になってもA社からはブロックごとの製品仕様書が一向に提示されない。

そこで、田岡は状況確認のためにA社へ出張した。
「どうやら、A社はリソース不足で製品全体の設計が進んでいないようだ。これではWTIへ外注する以前に開発スケジュールが破たんしてしまうぞ。」と感じとった。

田岡はA社に「御社がご対応予定であった製品全体の設計も、当社で対応させてください。」と提案してみたところ、「ぜひ、お願いしたい」とA社も快諾された。

自社に戻った田岡は早速、製品全体の設計に取り掛かり、レベルダイヤの作成とブロックごとの仕様を算出した。算出した仕様は、過去に対応した部品性能よりも難易度は多少上がったものの、ここはWTIの得意分野なので、二次元高周波シミュレータを用いて問題なくブロック設計を行うことができた。

この調子で今回初めて対応する全体設計の部品(基板)レイアウトに取り掛かった。基板サイズには制約があるが、田岡の独自の感性でなんとか部品配置と配線を所望の基板サイズに収めることに成功した。

「よし、順調に進んでいるぞ! このまま、所望の性能も得ることができそうだ。」と意気込み、部品レイアウトを含めて三次元電磁界シミュレータでの性能確認ステージへと移行した。

しかし、ここで壁にぶつかることとなる。
二次元高周波シミュレータで得られていた性能から大きく特性がズレているのだ。どうやら、高周波回路特有の空間結合による干渉のようだ。

田岡は高周波回路設計に長けているが、ここまでの干渉は想定していなかった。折角できたレイアウトも大きく見直しが必要になる。

「このままでは約束した納期に間に合いそうにない。。。」と考えた田岡は、応援人員を集めることにした。

集められたのは、無線機の設計に長けた大谷(仮名)、三次元電磁界シミュレーションに長けた野口(仮名)、基板レイアウトに長けた水戸(仮名)の3名だ。

大谷が経験則に基づいて回路ブロックの再配置を提案し、それに合わせて水戸が配線技術を駆使して所望サイズのレイアウトを行う。更に、野口が三次元電磁界シミュレーションを行い、問題の有無を確認する。

このプロセスを何度も繰り返して、遂にレイアウトを完成させた。しかも、田岡が一人でやった場合の想定時間に比べて、3分の1の時間でだ。

結果的に、納期よりも1週間遅れとはなったが、A社からは感謝の言葉をいただくことができた。
「この案件を自社で対応するには、人的リソースも時間も足りないので、この期間での完成は不可能であった。それに、今回のように高周波の様々な開発案件を依頼できる会社は他になく貴重な存在なので、今後ともよろしくお願いしたい!」

田岡らWTIメンバーは「このような言葉をいただけるからこそ、この仕事は面白いんだよな」と達成感に包まれた。
と同時に、「でも、WTIがやり遂げられなかったら、お客様の開発プロジェクト自体が無くなってしまうのは、責任が重大だ。。。」という重圧も改めて感じたのである。

「さぁ、次はどのお客様のお困りごとを解決してみようかな?!」
田岡らWTIメンバーは気持ちをさらに引き締め、今日もお客様の開発を支援し続けている。

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RTK-GNSS受信機による位置検出精度は?

皆さんはじめまして。WTI設計第一課の熊谷です。

最近もっぱら話題となっています みちびき(準天頂衛星システム)ですが、みちびきが本格運用されれば自分の車のカーナビゲーションの位置検出がセンチメータ級の精度になるのかな?と思われている方もいるのかも・・・、それなら私も大喜びなのですが、実は違うんです。

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