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RF component 10 min study
- 3. １．自分・周囲の安全確保 機材は重いこともあるので安定した場所で作業する 感電しないように注意する。アセンブリ(組立て)変更は出力を止めてから行う ２．事前に抑えるべき大前提 電波法に則った作業を行う(電波の送信はシールドBox内で行う) マニュアルの注意事項・使用方法を読んでから作業する はじめに 3
- 4. １．自分・周囲の安全確保 機材は重いこともあるので安定した場所で作業する 感電しないように注意する。アセンブリ(組立て)変更は出力を止めてから行う ２．事前に抑えるべき大前提 電波法に則った作業を行う(電波の送信はシールドBox内で行う) マニュアルの注意事項・使用方法を読んでから作業する ３．高周波コンポーネントの簡単な使い方 ①周波数特性はマッチしているか ②インピーダンスマッチングがとれているか ③アセンブリしたシステムの利得は妥当か(小さすぎるとノイズに埋もれてしまうし、大 きすぎると測定機材を破損してしまう場合がある) ④コネクタの締付けトルクは妥当か(強すぎると破損や弱くても反射波の原因になる) ⑤ケーブルを曲げ半径Rが小さすぎないか(小さすぎると反射の原因になる) ⑥～⑩各高周波コンポーネントの用途を理解してアセンブリしているか • 機材の電位差対策は妥当か(電位差が大きいと機材破損の原因になる) はじめに 4 本書の主な記載内容
- 5. 高周波(電波)の分類 はじめに 3T Hz30G3G300M30M3k 超短波 極超短波 マイクロ 波 ミ リ 波 サブ ミリ 波 光 短 波 中 波 長 波 超 長 波 λ0.1mm1cm10cm1m10m100km Blue tooth 4G (LTE) 衛星通信 Wi-Fi 5G FR1 5G FR2 Wi-Fi 802.11ad V2X V2X Zig Bee LoRaWAN SIGF OX 5 凡例 よく使う周波数 その他 当たり前ですが 対象機器の周波数に合った、周 波数特性のコンポーネントを使 わないと適切に信号を伝送でき ない
- 6. 電圧と電流の位相のズレ 周波数が高くなると電圧と電流の位相差が原因で負荷側で消費される実効電力が 単純な電圧×電流より小さくなってしまう 余った電力は、反射波となり供給元に戻り、測定装置の破損や定在波(ノイズ)の原 因になってしまう インピーダンス 寄生リアクタンスと寄生キャパシタンスをある割合にするとこの位相差を無くせる。こ れを特性インピーダンスと呼び、通常インピーダンスは供給と負荷側で一致させる 75Ω 空気を絶縁体とした適度なサイズの同軸のインピーダンス 昔の名残でTVシステムなどで(ポチエチレンを使用した同軸で)一部使われている 50Ω・・・現在ほとんどこちらなのであまり気にしなくても良い ポリエチレン(高周波特性の良い絶縁体)を使用した適度なサイズの同軸のイン ピーダンス おさらい ※ 参考http://www.rf-world.jp/bn/RFW06/samples/p127-128.pdf 6
- 7. 利得dB(デシベル) dBはLogを用いた比率の表記方法(無次元量) : X dB = 10×Log10 (x) 例えばx dB=増幅後/増幅前とした場合:x=1⇒X=0dB、x=2⇒X=約3dB、x=10⇒X=10dB dBm, dBw 1mW, 1Wに対する比率 : 10mW⇒10dBm、0.5W⇒-3dBw 3dB,10dBの倍数で覚えると便利 3dB=2倍、6dB=4倍、9db=8倍、 10dB=10倍、20dB=100倍、30dB=1000倍 アンテナ利得dB=dBd(指向性方向の基準アンテナからの利得) dBiは全方位に均等に電波を均等に出せる理想のアンテナを基準とする利得 dBd(又は単にdB)はダイポールアンテナを基準にした利得(dBd=dBi - 2.15) 利得が小さくなりすぎると信号がノイズに埋もれてしまう (例)入力11dBm＋Bias-Tee(-3dB)＋減衰器(-6dB)＋同軸ケーブル(-1dB) ＝出力1dBm 測定機器が測定できるレベルかを計算しておく必要がある。上記であれば1dBmを 測定できる機器であればOK。NGなら増幅器を入れる等。 おさらい 7
- 8. コネクターのオス/メスは2つ＋α オス(pin,male)： 例 sma-p (右写真真ん中) メス(jack, female)：例 sma-j Reverse-pin: 例 sma-rp(右写真上) Reverse-jack: 例 sma-rj (右写真左) 代表的なコネクタ 締付けトルク 適切に締付けないと接触不良や端子の歪みで反射波やノイズの原因になります。 SMAの締付けはトルクレンチ(右写真)を使いましょう おさらい 8 ※引用元 東日製作所 https://www.tohnichi.co.jp/products/detail/228 ※引用元 https://www.studiosport.fr/upload/image/adaptateur- sma-male-vers-rp-sma-femelle-image-154756-grande.jpg BNC N型F型 SMA 数GHzの信号 でよく使う テレビ 脱着が容易 ※引用元 wiki, studiosport
- 9. 同軸ケーブル 外側が編んだ金属線なので柔らかい セミリジットケーブル 高周波特性が良い同軸 外側が円筒形の金属のため固い 導波管 空間上での伝送路 マイクロストリップライン 基板上での伝送路 おさらい 9 ※引用元 wiki ※引用元 http://www.e-santec.com/product/index.html ※引用元 https://www.elec.ryukoku.ac.jp/ishizaki/report.html ※引用元 http://www.waka.co.jp/ 同軸のインピーダンスは外側の 筒と中心の線の直径の比率によ り変わる ⇒曲げすぎると形が歪み、比率 とインピーダンスが変動し、反 射波の原因となる ⇒同軸は曲げすぎないこと
- 10. 終端器：ターミネーター、終端抵抗、ダミーロード インピーダンスを合わせた抵抗 反射波や電磁波の漏れを防ぐため、使用しない端子に必ず終端器を取り付ける 高周波コンポーネント 10 ※引用元 https://www.kosyuha.com
- 11. ローパスフィルター：LPF 低い周波数だけ通過させる ハイパスフィルター：HPF 髙い周波数だけ通過させる バンドパスフィルター：BPF 特定の帯域だけ通過させる 高周波コンポーネント 11 ※引用元 https://www.cosmowave.net 0 Hz dB 0 Hz dB 0 Hz dB
- 12. 増幅器：AMP 利得を加算する＝増幅 電源が必要 減衰器：ATT 抵抗と同じ役割 -3dB(1/2倍), -6dB(1/4倍)などキリが良いものが多い 高周波コンポーネント 12 ※引用元 https://www.stack-elec.co.jp
- 14. 接続例1 接続例2 接続例3 高周波コンポーネント 1 測定器 Bias-Tee ATT 対象機器 対象機器SDR Splitter / DIV (？) Bias-Tee ATT 測定器1 Bias-Tee ATT 対象機器 測定器2 (受信専用) Direct Coupler ※ATTは対象機器の出力が測定器の受信範囲を超える時のみ挿入