以前のブログで、IoTは「３つに分けて理解する」と分かりやすいことをお話しました。
どんなIoTのシステムも必ず以下の３つの部分が含まれているというお話でした。
- センサ
- 情報伝達
- 情報管理・分析
この中で、2.のIoT機器のセンサーで取得したデータを伝達することについては、有線か無線かを選択することになります。
続きを読む田岡(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。
■高周波・無線関連その他サービスご紹介 高周波・無線 設計受託（親ページ） 続きを読む
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。
新サービス開始しました！
その名も『高周波マッチング工房』。
（拍手ありがとうございます！？） 続きを読む 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。
実際のマッチング（整合）ではスミスチャートを使用します。
ここでは、そのスミスチャートついて簡単に紹介します。高周波回路のいろいろな問題を数式を用いて解くことは、複素計算になるのでかなり面倒です。スミスチャートは、このような複雑な複素計算を図表上で簡単に行うことができるようグラフ化されたものです。このスミスチャートを利用すると、高周波回路を考えるうえでとても便利です。
それでは、ごく簡単にスミスチャートの説明をします。
この円の水平軸が複素反射係数*の実数部、垂直軸は虚数部を表します。
(* 反射係数は入射電圧に対する反射電圧の比を表し、ベクトル数値（複素数）です。)
インピーダンスの実部（抵抗）成分は周波数によらず一定なので各円上は等抵抗であることを表します（等抵抗円といいます）。
上下に曲がった円弧上はインピーダンスの虚部（リアクタンス）成分が一定なので等リアクタンス円といいます。円の上半円部分は誘導性（インダクタンス）成分で、下半円部分は容量性（コンダクタンス）成分を表します。
さらに円の真ん中は普通”1”です。Z0で正規化しています。(実際のインピーダンスを特性インピーダンスZ0で除したものを正規化インピーダンスと呼びます。) 特性インピーダンスとは、分布定数回路上を伝わっている電圧の波と電流の波の比として定義され、Z0は50Ωや75Ωが一般的です。
すごくざっくりですが、スミスチャートの簡単な説明は以上です。
スミスチャートをもっと知りたい方は以下リンクで動画の説明もありますので、ご覧になってください。
近年のIoT 続きを読む
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。
(当社の高周波電力増幅器開発サービスはこちら)
続きを読む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。
チップアンテナの放射パターンシミュレーション例
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 続きを読む
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。 続きを読む 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200MHz～12GHz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。
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| 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
WTIは40MHz～18GHz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。
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| 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 |
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| ・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 | |||
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。
右図がスミスチャートです。（実際のチャートには円外に種々目盛りがありますが、ここでは省略しています。）
