Wave Technology(WTI)-ウェーブ・テクノロジ

WTIは技術者不足を解決する「開発設計促進業」です

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#030 高周波 ~高周波部品(抵抗)について~

高周波回路ではチップ抵抗器を

  1. MOS FET等のゲートバイス回路
  2. フィードバック回路
  3. アッテネータ回路

などで使用しますが、抵抗値ゼロオーム(0Ω)のものを回路パターンにクロスさせる際のジャンパー線として、あるいはパターンとパターンの間を接続する際に使ったりします。

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高周波マッチング工房

高周波マッチング工房

Wave Technologyでは、高周波回路設計やアンテナ設計に関するお困り事を解決するサービスを高周波マッチング工房として提供いたします。

高周波回路の設計には“マッチング(整合)をとる”ことが必要です。この“マッチングをとる”という作業は熟練した技術が必要で、その技術はよく職人技に例えられます。そんな職人技で高周波回路を設計する現場のイメージを職人や芸術家の作業場である工房と重ねて、

『高周波マッチング工房』=『高周波』+『マッチング』+『工房』

と命名しました。

高周波マッチング工房高周波マッチング工房

近年のIoT 化にともない、あらゆるものが無線化されると言われています。実際に自社製品をIoT 化するために“無線通信技術の導入”をはじめている企業様が増えています。しかし、それらの製品で「通信できない」や「通信距離が短い」といった問題が起こり、“困っている”というお客様のお声を多く聞きます。

そのような場合のよくある性能悪化の原因は、RF-IC と回路、回路とアンテナとの間に起こるアンマッチ(=不整合)と言う状態により発生する“電力の損失”です。

それには回路を構成するコンデンサやインダクタ、抵抗といった部品を変更し最適な状態(マッチングが取れている状態)に調整する必要があります。電力損失ばかりを気にしているとその他の特性(不要発射レベル、隣接チャネル漏洩電力etc.)が悪化したりするため、バランスよく最適な状態にします。“どこを”・“どのように”・“どれくらい”変更すればいいのかその判断や加減には長年の経験に裏打ちされた技術とセンスが必要になります。それらが職人技に例えられます。

実際には 測定器を使って高周波特性を評価しながら、回路を構成する部品の交換をして調整していきます。中にはゴマの粒よりも小さい極小サイズのチップ部品をつけはずししなければならず、手先が器用な人でも作業は非常に困難となります。

所望の性能が得られる高周波回路を効率的に最短で設計するためには、測定器だけでなく回路部品の取り扱いに長け、技術とセンスを兼ね備えた技術者(=職人)が必要です。

その全てを提供するサービスが『高周波マッチング工房』です。

様々なご要望にも対応させていただきますので、お気軽にご相談ください。

Case① RF-IC のデータシートとおりに外部回路や基板を設計したのに、性能が得られない。
⇒基板や部品のレイアウトにあわせて、外部回路を調整します。
Case② 回路調整を行いたいが、部品が小さすぎて取り扱いが難しい。(つけ外しが困難)
⇒両面基板に実装した極小サイズのチップ部品でも交換する方法があります。
Case③ 既存製品の小型化、小型の新製品設計、回路の省スペース化がしたい。
⇒ご要望に合わせて、最適な回路をご提案いたします。
Case④ パターンアンテナを試作してみたが通信距離が短くなった。(通信できない。)
⇒原因を解明して、解決策をご提案いたします。

 

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高周波増幅回路設計の話

みなさん こんにちは。
高周波設計第一課の藤井です。

今回は高周波増幅回路の設計についてお話ししたいと思います。高周波増幅回路は増幅素子、整合回路、バイアス回路で構成されています。以下に構成順にご説明します。

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高周波マッチング工房

以前、当社の技術サービスのネーミングについてお話させていただきましたが、今日はその続きです。

ネーミングについては、まだ社内で継続議論中なのですが、ある程度固まってきた名前については、早くお客様の反応が知りたくて、お取引先様への説明会の中で試しにちょっと使ってみたりしています。

例えば、高周波(RF)設計・評価のサービスを「高周波マッチング工房」とプレゼンの中で呼んでみたのです。

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各種高周波部品開発

各種高周波部品開発

フィルタ回路設計評価

必要な周波数のみ最小限の損失で通過させ、不要な周波数は確実に減衰させる回路がフィルタ回路です。
通過させる周波数により、

LPF(Low Pass Filter) : 低域通過フィルタ
HPF(High Pass Filter) : 高域通過フィルタ
BPF(Band Pass Filter) : 特定の周波数のみ通過させるフィルタ
BRF(Band Rejection Filter) : 特定の周波数のみ減衰させるフィルタ

があります。
 
WTIでは、周波数200MHz12GHzにおいて、L/Cを用いた各種フィルタ回路、マイクロストリップラインを用いた各種フィルタ回路の設計・評価の実績があります。
またこれらを組み合わせることで、お客様の目的に合ったフィルタ回路をご提案します。
 

フィルタ等価回路 フィルタ特性
フィルタ等価回路 フィルタ特性

 
【主な開発実績】 続きを読む

高周波電力増幅器開発

高周波電力増幅器開発

高周波ディスクリートトランジスタ/高周波アンプモジュール設計評価

WTI40MHz18GHzの周波数帯域において、パッケージ内部で整合を行うディスクリートトランジスタや、外部でインピーダンス整合を行うアンプモジュールの設計評価実績があります。

使用するトランジスタとしてはベアチップから、モールドパッケージ品、メタルパッケージ品など幅広く経験があり、用途に応じた整合回路の設計評価を行っております。
整合回路はチップコンデンサやチップインダクタを用いて整合をとる集中定数タイプ、伝送線路の幅や長さを変更し整合をとる分布定数タイプの設計・評価を行っています。
構成する基板材料としては、一般的な有機系基板からセラミック基板まで扱っています。
これらを用いて、低いインピーダンスのトランジスタを、最適なインピーダンスに整合する回路を実現しています。

インピーダンス整合を行う上では、出力電力・動作効率・歪などのうち、どのパラメータを重視するかという点で注意が必要となります。また高周波増幅器にはつきものの発振の問題など、他にも注意点があり、これらを加味した回路を提案します。
 

ディスクリートトランジスタ検討事例 トランジスタ負荷依存特性
ディスクリートトランジスタ検討事例 トランジスタ負荷依存特性

 
【主な開発実績】

開発件名 概要 主要特性
トランジスタ単体評価 ・ベアチップトランジスタのDC/熱抵抗特性を評価
・ベアチップトランジスタの最適負荷を評価(ロードプル・ソースプル) 周波数
~4GHz
出力
~1W
・ベアチップトランジスタ用 整合用回路を設計評価 周波数 続きを読む

高周波・無線

高周波(RF)・無線 設計受託

マイクロ波いわゆる高周波(RF)は、スマートフォンに代表される無線通信、衝突防止や気象観測などのレーダやセンサー、他にも医療や無線電力伝送など、身近で様々な分野で用いられています。

WTIでは、様々な分野に対し、お客様のニーズにお応えする、各種カスタム高周波ユニットの設計開発を受託(請負)しています。

高周波の要素回路別対応実績
高周波の要素回路別対応実績

マイクロ波の中でも最も得意とするところは、『高周波(RF)無線通信システムブロック図』でSSPA(Solid State Power Amplifier)と記載している、電力増幅器(アンプ)の設計開発です。
トランジスタ単体の高周波(RF)特性評価などのデバイスに近いところから、各種機能を搭載したSSPAなどの設計開発技術を保有し、お客様からの受託(請負)を行っています。

他にも、マイクロ波の信号を所望の周波数に変換する周波数コンバータ、規定のローカル信号を生成する局部発振器などの設計開発も受託(請負)経験があります。

また、部分的な機能を有したものとしては、特定のマイクロ波帯域信号を通過させたり減衰させるフィルタ回路、高周波(RF)電力を分けたり合成したりする合成分配回路、信号の伝達をオンやオフするスイッチ回路などの部品単位での設計開発にも受託(請負)対応できます。

マイクロ波の高周波(RF)ユニットの開発にお困りでしたら、是非ご相談下さい。豊富な高周波(RF)設計経験を活かして、お困りごとをWTIで受託(請負)することで、 お客様をサポートいたします。

高周波無線通信システムブロック図
高周波無線通信システムブロック図

《技術コンサルティングのご案内》

WTIは、高周波(RF)のコンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。

  • 「自社設計品で性能が出ない」
  • 「発振が止まらない」
  • 「特定の部品が故障しやすい」
  • 「高周波の知識が全くないので設計外注の依頼もできない」
  • 「開発イメージのみから仕様書まで落とし込んでもらえないか」

詳しくは「テクノシェルパ」の高周波(RF)コンサルサービスのページをご覧ください。

 

高周波(RF)電力増幅器開発(←クリックすると詳細ページを表示)

マイクロ波の高周波(RF)電力増幅器を開発する上で、よく問題になるのは、整合(インピーダンスマッチング)と発振対策ではないでしょうか。トランジスタ単体の評価技術を有するWTIでは、動作周波数のみならず、低周波・高調波のインピーダンスを意識した原因調査をおこない、課題解決を進めております。

 

■高周波(RF)ディスクリートトランジスタ/高周波(RF)アンプモジュール設計評価

技術 概要 主要特性 キーワード
高周波(RF)ディスクリートトランジスタ設計評価 続きを読む

高周波回路の設計 ~整合とは~

大塚

みなさんこんにちは。WTIデバイス技術部次長(兼)高周波設計第二課 課長の大塚です。

高周波設計第一課長の橘高さんによる『高周波電力増幅器とは?』という回で、“高周波トランジスタの整合回路を設計しています”という話がありました。そこで、今回は私が設計をはじめたころのお話しをしようと思います。

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