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#026 高周波 ~高周波回路設計ヒントPLUSについて~
2018年01月25日各種高周波部品開発
2018年01月10日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】
| 開発件名 | 概要 | 主要特性 | ||
| フィルタ回路設計評価 | ・L/C回路を用いた各種フィルタを設計評価 | 周波数 ~10 GHz |
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| ・マイクロストリップラインを用いた各種フィルタを設計評価 | 周波数 ~10 GHz |
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| ・通信装置の高調波スプリアスの低減検討のためフィルタを調整 | 周波数 ~500MHz |
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合成分配回路設計評価
市販の増幅器を用いて設計する場合、どうしても出力電力などが不足することがあります。
このとき複数の増幅器に電力を等しく分配し、増幅された電力を低損失で合成する合成分配器が必要になります。
WTIでは純粋に50Ω系での合成分配を行う回路から、異なるインピーダンスに合成分配を行う回路まで、様々な開発経験があり、お客様の目的にあった回路をご提案します。
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| 合成・分配回路製作事例 |
【主な開発実績】
| 開発件名 | 概要 | 主要特性 | ||
| 合成・分配器設計 | ・マイクロストリップラインを用いた各種分配器設計評価 ウィルキンソン、90° ハイブリッド |
周波数 ~8 GHz |
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スイッチ回路設計評価
信号が通過する経路のオン・オフを切り替えるスイッチ回路では、オンとオフの比を表すアイソレーション特性が重要となります。
WTIでは市販のMMICを組み合わせることで、アイソレーション50dBを実現したスイッチモジュールの開発実績があります。
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| スイッチ等価回路 | スイッチ電磁界解析モデル |
【主な開発実績】
| 開発件名 | 概要 | 主要特性 | ||
| 24G SW MDLの設計開発 | ・車載レーダに使用するスイッチ部品を開発 | 周波数 24 GHz |
アイソレーション < -50 dB |
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局部発振回路設計評価
周波数コンバータで基準となる信号を生成する回路が、局部発振器(LO:Local Oscillator)です。この局部発振器では、高い周波数安定度と低位相雑音が必要となります。そのため、PLL(Phase Locked Loop)を用いた、周波数シンセサイザーが使われます。
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VCO: Voltage Controlled Oscillator 電圧制御型発振器 PLL: Phase Locked Loop 位相同期ループ TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator 温度補償回路付水晶発振器 Loop Filter : ループフィルタ |
| 局部発信器ブロック図 |
WTIでは、市販のVCOとPLL-ICの組合せまたはVCO内蔵PLL-ICいずれかを選定して周波数シンセサイザを設計します。低位相雑音でのご要求であれば市販VCOとPLL-ICの組合せ、実装面積の小型化のご要求であればVCO内蔵のPLL-ICを選定しています。
周波数シンセサイザの設計では、位相雑音、Lock Time、周波数安定度特性が重要なため、TCXO、VCO、PLL-ICの選定とループフィルタの設計が重要になります。特に位相雑音とLock Timeは相反する特性のため、ループフィルタの回路に起因します。ループフィルタの回路は、VCOの特性、PLL-ICの特性、ループ帯域や位相マージンなどのパラメータで回路設計をします。これらを適切なパラメータの組合せで、マイクロ波帯において、周波数シンセサイザを設計した実績があります。
PLL 位相雑音特性例 PLL-IC Lock Detect 信号例
【主な開発実績】
| 開発件名 | 概要 | 主要特性 | ||
| 携帯電話用VCO/PLLモジュールの開発 | ・各種携帯電話用VCO/PLLモジュールを開発 | --- | --- | --- |
| 2.45GHz帯マイクロ波電源の開発 | ・信号発振器の回路を設計(VCO内蔵PLL-ICを使用) | 周波数 2.4~2.5 GHz |
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| アップコンバータユニット開発 | ・局部発振器の回路を設計(VCO内蔵PLL-ICを使用) | 周波数 400 MHz |
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| 122MHz信号発振器の開発 | ・局部発振器の回路を設計(VCO内蔵PLL-ICを使用) | 周波数 122 MHz |
位相雑音 -100dBc/Hz (@1kHz) |
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《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。
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高周波電力増幅器開発
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フィルタ回路設計評価
合成分配回路設計評価
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【当ページ関連の資料タイトル】
●「高周波回路設計サービスのご提案」
●「無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託」
高周波電力増幅器開発
2018年01月10日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
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 ~18GHz |
出力 ~100W |
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| 高周波ディスクリートPAの基礎検討評価 | ・1GHz帯 25W PAの評価治具作成と性能評価 |
周波数 1GHz |
出力 25W |
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| ・1GHz帯 1kW PAの評価治具作成と性能評価 |
周波数 1GHz |
出力 1kW |
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| ・2GHz帯 80W PAの2合成回路検討 |
周波数 2.4GHz |
出力 160W |
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| ・4GHz帯 50W PAの合成回路を設計評価 | 周波数 4GHz |
出力 100W |
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| ・5GHz帯 50W PAの合成回路を設計評価 |
周波数 5.2GHz |
出力 100W |
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| ・SSPAに搭載する高出力トランジスタの整合回路を設計評価 | 周波数 ~100MHz |
出力 ~0.2W |
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| 高周波アンプモジュール開発 | ・移動体通信機器に搭載する、高利得・低歪・高効率モジュールを開発 | 周波数 ~3.5GHz |
出力 ~9W |
ηt >60% |
| ・移動体通信機器に搭載する、高利得・低歪モジュールを開発 | 周波数 ~400MHz |
出力 ~2W |
ACLR <35dBc |
|
| ・市販ディスクリートPAを組み合わせた中出力アンプモジュールを開発 | 周波数 ~400MHz |
出力 12W |
ACLR <35dBc |
|
| 高周波特性検査治具の開発 | ・ディスクリートPA評価用の、整合回路/バイアス印加回路が付属した高周波検査治具を開発 | 周波数 ~14GHz |
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| DC特性試験治具 | ・ディスクリートPA評価用の、バイアス印加回路が付属した高耐熱DC通電用治具を開発 | --- | --- | --- |
高周波SSPA設計評価
WTIでは純粋に電力を増幅するものから、信号を生成し周波数変換、変調した信号を増幅する複合機能を持ったものまで開発実績があります。
SSPAを開発するにあたり、適正なレベルダイヤを設計し、それに見合ったデバイス選定することが重要となります。
この際に問題として発生するのは、50Ω整合されたデバイス同士を単純に連結しても出力が出ない/歪特性が悪い、空間アイソレーション不良による信号の回りこみによる性能低下、発振などによる不安定動作などの現象です。
特に発振については、歪特性に関してお困りになることが多いのではないでしょうか。
WTIでは豊富な単体トランジスタの設計評価実績をもとに、基本波・低周波・高調波を考慮した開発を得意としており、お客様の目的にあったSSPAをご提案します。
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| SSPA開発事例 | SSPA回路ブロック図 |
【主な開発実績】
| 開発件名 | 概要 | 主要特性 | ||
| 通信実験用各種SSPA開発 | ・通信実験に使用する2GHz帯 各種出力のSSPAを開発 | 周波数 2.1 GHz |
出力 20 W |
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| 周波数 2.1 GHz |
出力 180 W |
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| 周波数 2.5 GHz |
出力 10 W |
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| 周波数 2.5 GHz |
出力 20 W |
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| 周波数 2.5 GHz |
出力 200 W |
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| 周波数 2.45 GHz |
出力 160 W |
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| 周波数 2.45 GHz |
出力 200 W |
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| 実証用プロトタイプSSPA開発 | ・無線通信装置に使用する2GHz帯 各種出力のプロトタイプSSPAを開発・提案 | 周波数 1 GHz |
出力 2 kW |
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| 周波数 2.45 GHz |
出力 200 W |
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| 周波数 2.4 GHz |
出力 200 W |
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| 周波数 3.5 GHz |
出力 16 W |
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| デバイス試験用SSPA開発 | ・高出力ディスクリートPAを試験するためのSSPAを開発 | 周波数 3.5 GHz |
出力 20 W |
Gain >60 dB |
| 周波数 3~4 GHz |
出力 20 W |
Gain >55 dB |
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| 周波数 4~5 GHz |
出力 20 W |
Gain >50 dB |
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| 周波数 7~8 GHz |
出力 20 W |
Gain >40 dB |
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| 歪補償回路適用による送信PA効率改善 | ・リニアライザを用いた歪補償機能を有するSSPAを開発(規定出力時の効率改善) | --- | --- | --- |
| 実験用受信回路開発 | ・アンテナに接続するGPS信号受信用のモジュールを開発 | 周波数 1.57 GHz |
NF <3.5 dB |
Gain >22 dB |
| ・900MHz帯 ZigBee受信モジュールを開発 | 周波数 920 MHz |
--- | 検出感度 -90 dBm |
|
| ・400MHz帯送受信回路を開発 | 周波数 400 MHz |
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周波数コンバータ設計評価
WTIでは0.2~3GHzの周波数コンバータを開発した実績があります。
周波数コンバータの開発では、適切に周波数を変換するとともに、不要な周波数の信号を除去する必要があり、それに見合った部品の選定が重要となります。
WTIでは、各種フィルタ回路、発振回路の設計技術を有しているため、お客様の目的にあった、周波数コンバータの設計に対応します。
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| 送受信部ブロック図 |
【主な開発実績】
| 開発件名 | 概要 | 主要特性 | ||
| 実験用プロトタイプコンバータの開発 | ・通信実験に使用する各種プロトタイプコンバータを開発 | 周波数 200 MHz |
出力 13 dBm |
2逓倍 |
| 周波数 350 MHz |
出力 2 dBm |
4逓倍 | ||
| 周波数 700 MHz |
出力 4 dBm |
8逓倍 | ||
| 周波数 1.7 GHz |
出力 -2 dBm |
40逓倍 | ||
| デバイス試験用コンバータの開発 | ・高周波ディスクリートPAを試験するためのコンバータを開発 | 周波数 3 GHz |
出力 -2 dBm |
3逓倍 |
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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
高周波SSPA設計評価
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【当ページ関連の資料タイトル】
●「高周波回路設計サービスのご提案」
●「無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託」
高周波回路の設計 ~整合とは~
2017年08月08日
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。
高周波電力増幅器とは?
2017年07月25日
みなさま、お久しぶりです。今回で3ヶ月ぶり2度目の登場となります、(株)
Wave Technology高周波設計第一課長 橘高です。
さて最初は『「高周波」ってなんだろう?』で始まり、高周波設計第二課の大植さんから『意外と身近な無線通信』と続き、高周波としては第3回目となりました。
意外と身近な無線通信
2017年04月25日
みなさん、はじめまして。(株)Wave
Technology 高周波設計第二課ユニットリーダーの大植です。
はじめましてなので、最初に私たちの課について説明します。といっても課の名前から想像がつくかと思いますが高周波に関する技術、特に無線分野に特化した技術を扱っています。回路の設計から基板設計、特性評価や既存製品の特性改善などを主に行っています。
(当社の高周波(RF)の対応実績はこちら)
高周波を扱う課は、私たちの第二課の他に第一課がありますが、社外の方からご覧になると、どちらも同じに見えるかもしれません。でも少し違います!
「高周波」ってなんだろう?
2017年04月11日
みなさん、初めまして。WTI高周波設計第一課長の橘高です。
私たちの課は、課の名前が示すように無線通信における高周波技術に特化した技術サービスを行っています。高周波は「波」です。当社の「Wave」はこの高周波の「波」も指しているんですよ。しかし、この高周波って、意外とわかるようでわからないものなんですね。今日はこの高周波について少し述べさせていただきます。
(当社の高周波(RF)の対応実績はこちら)
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。














教育センターとしてもそれをサポートしており、これまで