みなさん こんにちは。テクノシェルパ技術コンサルタントの河野です。
前回のブログ・スミスチャートとは？ ～きちんと知ると便利です～ではスミスチャートとは何なのか簡単にご説明いたしました。今回は抵抗、キャパシタ、コイルを使ってスミスチャート上およびアドミッタンスチャート上のインピーダンスおよびアドミッタンスを動かしてみましょう。
「microwave-02.htm」の検索結果
みなさん こんにちは。テクノシェルパ技術コンサルタントの河野です。みなさん、こんにちは。
株式会社 Wave Technology 第一技術部 通信機器設計一課の尾﨑です。
皆さんは下にあるようなマークを見たことがありますか？
「技術基準適合証明」、略称で「技適」と呼ばれる認証を受けたものに付与される「技術基準適合証明マーク」で、一般的に「技適マーク」と呼ばれています。
今回は、当社の申請代行サービスの中でお問い合わせが非常に多い、この技適取得についてお話したいと思います。
同軸ケーブルは、マイクロ波などの高周波信号の伝達でよく使われます。
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。
今回は、無線機についてお話ししたいと思います。
みなさんは“無線”と聞いてどのようなものをイメージしますか？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。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＞
＜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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- 事例1．絶縁型（フライバック型）電源に使用されている部品のEOL対応
- 事例2．電源回路部品のEOL対応に伴う実装基板の小型化
- 事例3．デジタル制御電源アイソレーション回路変更
- ～「ハード」な課題を「ソフト」な発想で解決～【EOLお悩み解決ストーリー】
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- 「高周波回路設計サービスのご提案」
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WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。
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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■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） 高周波電力増幅器開発 各種高周波部品開発 無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託 高周波マッチング工房 ■参考資料 電波の周波数による分類・定義 ■高周波・無線関連ブログ ブログ目次はこちら ■社長ブログ 高周波マッチング工房 ■電子回路設計 ヒントPLUS☆（高周波・無線関連） ■関連YouTube動画へのリンク 概略コンセプトだけで設計/開発/コンサル受託｜WTI（シールドルームのご紹介） 高周波の電力増幅器｜ 評価系紹介 ｜WTI（高周波電力増幅器評価系のご紹介） ※※ お役立ち情報のご請求はこちら ※※ 【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」WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。
（拍手ありがとうございます！？）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。
スミスチャートとは？
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。
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。）
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。
IoT 化に伴うお困りごと
近年のIoT 化に伴い、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。また、パターンアンテナの再設計※からも対応いたします。
※パターンアンテナの再設計は下記リンクを参照ください。
⇒ 無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託Wave Technology（WTI）は、半導体デバイス開発から各種無線機など、30年以上にわたる開発経験がありますので、高品質なマッチングから改善提案まで、ご要望に合わせてご提供いたします。
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■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）
高周波電力増幅器開発
各種高周波部品開発
無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託
高周波開発インサイドストーリー■電子回路設計ヒントPLUS
#070 高周波 ～スミスチャートとは？（１）～
#072 高周波 ～スミスチャートとは？（２）～
#073 高周波 ～スミスチャートとは？（３）～
#074 高周波 ～スミスチャートとは？（４）～■参考資料
電波の周波数による分類・定義■高周波・無線関連ブログ
「高周波」ってなんだろう？
意外と身近な無線通信
「IoT」のビッグウェーブが到来！
高周波電力増幅器とは？
高周波回路の設計 ～整合とは～
Bluetooth関連、やってますよ！
インピーダンスの持つ意味
アンテナの設計・評価・認証申請（既存開発品の解析・改善もサポート）
Sパラメータとは？
アンテナを設計するときに注意すべきこと
高周波増幅回路設計の話
スミスチャートとは？ ～きちんと知ると便利です～
スミスチャートとは？ ～きちんと知ると便利です～（その２）
スミスチャートとは？ ～きちんと知ると便利です～（その３）
スミスチャートとは？ ～きちんと知ると便利です～（その４）
「スミスチャートとは？」解説動画公開中です
ブログ目次はこちら■関連YouTube動画へのリンク
概略コンセプトだけで設計/開発/コンサル受託｜WTI（シールドルームのご紹介）
高周波の電力増幅器｜ 評価系紹介 ｜WTI（高周波電力増幅器評価系のご紹介）
スミスチャートとは？
スミスチャートとは？２
スミスチャートとは？３
スミスチャートとは？４－１
スミスチャートとは？４－２※※ お役立ち情報のご請求はこちら ※※
【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」
WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。
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)