今回は今までの応用例として、あるインピーダンスを所望のインピーダンスへ動かしてみよう。
みなさま、株式会社Wave Technology 高周波デバイス設計課の橘高です。
これまで何度かブログに登場してきましたが、今回は趣向を変えて、高周波の世界に身を置くものとして、私自身が感じたことをつぶやいてみたいと思います。
以前のブログでも書いたとおり、入社して初めて高周波という分野に携わりました。最初は、全てがわからない事だらけで、『この先やっていけるのだろうか？』と不安に感じたのを覚えています。あれから二十数年たって改めて振り返ると、『何とかなった』というのが率直な感想です。
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みなさんこんにちは。高周波デバイス設計課の藤井です。
私が携わっている高周波の分野では、回路設計を行うにあたって回路シミュレーションの活用が必須になっています。
(当社の高周波(RF)の対応実績はこちら)
例えば高周波アンプの設計を行うときは増幅デバイスのSパラメータなどを元に整合回路を設計し、バイアス回路などの周辺回路も含めて増幅器全体の特性を計算し、回路パラメータを調整して最適な回路仕様を決定します。
これらの作業は非常に多くの計算を必要とするので手計算で行うのは困難です。
IoT機器の開発加速に伴って、高周波技術への需要が高まっています。屋内外を問わず設置したIoT機器で収集するデータを伝送するには、ケーブル敷設の必要がない、ワイヤレス伝送が向いているということがその理由です。
近年、弊社には高周波関連技術のお悩みの相談がよく寄せられています。
高周波技術は理論面に加えて、長年に亘る実地経験が不可欠であるため、そのような経験豊富なプロが約６０名も在籍する開発設計会社の当社に相談すると早く解決できるためです。
設計実績（回路種類と周波数）
当社の高周波コンサルは、以下のようなお悩みの解決にお応えします。
- 高周波トラブルシュート：
自社で設計した高周波回路が正常に動作しない、正常に動作するがスペックを満たさない、なぜか特定の部品ばかりが故障するが理由が分からない、などの自社が今まさに遭遇しているトラブルをすぐに解決したい。- 設計受託前のコンセプト形成＋仕様書へのブレークダウン：
高周波技術を応用して自社製品を開発したいが、自社に高周波技術がないため、設計外注を利用するつもり。しかし、高周波のことはほぼ分からないので、開発設計会社にどういう依頼の仕方をすればよいのかが分からない。- 技術の空洞化抑止支援：
自社は高周波の技術を保有していないので、高周波設計は外注するが自社内に高周波技術が残らないため技術が空洞化することが不安である。設計外注に並行して高周波技術を習得したい。- 技術伝承：
IoT機器など高周波回路を含んだ電子機器の開発に乗り出したい。高周波回路を設計できるようになりたいため、設計外注は利用せず自社で高周波技術を習得したい。
上記の４項目をもう少し詳しく見ていきましょう。
高周波設計でよくあるトラブルは、以下のようなものがあります。
- 増幅器を作ったところ発振したため、対策をして発振を止めたところ、利得や出力電力や効率などが悪化してスペックを満たさなくなった。
- スペックに入らないため、集中定数部品の定数を変えてみたり、新たなスタブを立ててみたり、線路長を変えてみたり、いろいろやったけれど、ある項目がスペックインすると、他の項目がスペックから外れる。モグラ叩き状態になっている。
- なぜかわからないが、特定の部品がよく壊れる。
- 通信機器の試作品が完成したので伝送実験を行ったところ、電波が弱く受信機まで正常に伝わらない。
それぞれの事象を個別に原因を見ていく必要はありますが、インピーダンス整合（マッチング）がきちんと取れていないことが原因の１つとして考えられます。高周波設計に長けたプロなら、どこに原因があるかを的確に見つけ出し対処の方法を見つけ出すことができます。
IoT機器の開発が活発化する中、高周波回路を自社製品に取り込もうとされるメーカー様が増えています。 高周波技術は理論と実践経験があって初めて実際に設計することができますから、それまで高周波技術のご経験のないメーカー様は設計を外注することになります。しかし、高周波技術で使われる独特の技術用語を使って自社でやりたいことを言語化しないと、開発設計会社に伝わらないのではないか？と少々不安になられるかもしれません。
そういう企業様にお勧めなのが、漠然とした開発コンセプトやイメージを伝えるだけで、高周波技術に翻訳して仕様書まで落とし込むことのできる技術コンサルをご利用されることです。
開発作業にスムーズに入っていくためにも、コンサルをする企業と設計を実行する企業は同一が望ましいです。
開発設計会社を利用する際、大きく２つのパターンがあります。
- 自社が保有している技術分野を外注する
- 自社が保有していない技術分野を外注する
自社が保有していない技術分野を外注する場合、お客様によっては、高周波設計を外注することにより、自社内で高周波技術が空洞化されることを心配されるというケースもあるかもしれません。そのような際、設計外注を利用いただく一方で、並行して技術コンサルを受けながら、その技術を習得していかれることで、そのご心配を払拭することができます。
それまで保有していなかった技術を自社内に取り込むことを最初から意図して、技術伝承のためのコンサルを受けるという方法です。
社外の技術を取り込むために、その技術を持った技術者を採用するという方法も過去には多く採られていましたが、近年、技術者の採用が困難となったことから発想の転換が求められています。
高周波の技術者の採用が難しければ、自社に在籍する高周波以外の専門性を持った技術者に、高周波技術をコンサルや技術者教育で習得してもらうことが結局は早道になってきているように思われます。 続きを読む
WTIが提供する高周波の技術コンサルティングでは、アンテナまで含めた高周波回路/機器の最適設計に関するアドバイスや特性不良などのトラブルシュートの助言を行っていますが、実はこれらの内容に留まってはいません。
実際に電波を発射したときに、ご要望の距離を飛ぶことを担保するために、当社エンジニアが現地に向かって実地試験を繰り返し、その結果を踏まえてアンテナの設置位置や電波の周波数について、的確な助言をさせていただくことも行っています。
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みなさま、本当にお久しぶりです。
前回の登場から、1年3ヶ月が経過してしまいました。４度目の登場となります(株) Wave Technology 高周波デバイス設計課（旧称：高周波設計第一課） の橘高です。
さて、これまでのブログでは理解しにくい高周波というものを、なるべく分かり易く説明するというコンセプトで書いてきましたが、次は何を書きましょうか。
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集中定数回路の設計経験のある技術者が、SSPAなどの高周波回路の設計を初めて行うときは、過去の経験とは大きく異なりますので、ちょっとドキドキします。
それまでと違って、分布定数回路で考えることが必要ですし、回路シミュレータも高周波用のものを使いますし、電磁界シミュレーションを駆使して寄生パラメータまで見込んで回路が正しく動作するかまでも確認する必要が出てきます。
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IoT機器の開発加速に伴って、高周波技術への需要が高まっています。屋内外を問わず設置したIoT機器で収集するデータを伝送するには、ケーブル敷設の必要がない、ワイヤレス伝送が向いているということがその理由です。
