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RF回路における受動部品 

抵抗器、コンデンサ、アンテナなど、RF システムで使用される受動部品について学びます。

RFシステムは他の種類の電気回路と根本的に異なるものではありません。同じ物理法則が適用されるため、RF設計で使用される基本コンポーネントはデジタル回路や低周波アナログ回路にも見られます。

しかし、RF設計には特有の課題と目標が伴うため、RF環境で作業する際には、コンポーネントの特性と用途について特別な考慮が必要です。また、一部の集積回路はRFシステムに特有の機能を実行するため、低周波回路では使用されておらず、RF設計技術の経験が浅い人には十分に理解できない可能性があります。

部品は能動部品と受動部品に分類されることが多く、この考え方はRFの分野でも同様に当てはまります。このニュースでは、特にRF回路に関連する受動部品について解説し、次のページでは能動部品について解説します。

コンデンサ

理想的なコンデンサは、1Hzの信号と1GHzの信号に対して全く同じ機能を提供します。しかし、部品は決して理想的ではなく、コンデンサの非理想性は高周波においては極めて顕著になる可能性があります。

「C」は、多数の寄生成分に埋もれた理想的なコンデンサに対応します。プレート間の抵抗（RD）、直列抵抗（RS）、直列インダクタンス（LS）、そしてPCBパッドとグランドプレーン間の並列容量（CP）は、それぞれ無限大ではありません（表面実装部品を想定しています。これについては後ほど詳しく説明します）。

高周波信号を扱う際に最も顕著な非理想性はインダクタンスです。コンデンサのインピーダンスは周波数の上昇に伴って無限に減少すると予想されますが、寄生インダクタンスの存在により、インピーダンスは自己共振周波数で一旦低下し、その後増加し始めます。

抵抗器等

抵抗器であっても、直列インダクタンス、並列容量、および PCB パッドに関連する一般的な容量があるため、高周波では問題が発生する可能性があります。

ここで重要な点が浮かび上がります。高周波を扱う場合、寄生回路要素は至る所に存在します。抵抗素子がどれほど単純で理想的であっても、パッケージングされプリント基板にはんだ付けされる必要があり、その結果として寄生要素が生じます。これは他の部品にも当てはまります。パッケージングされプリント基板にはんだ付けされていれば、寄生要素は必ず存在します。

クリスタル

RFの本質は、高周波信号を操作して情報を伝達することですが、操作する前にまず生成する必要があります。他の種類の回路と同様に、水晶は安定した周波数基準を生成するための基本的な手段です。

しかし、デジタルおよびミックスドシグナル設計では、水晶ベースの回路では実際には水晶が提供する精度は必ずしも必要ない場合が多く、その結果、水晶の選択が不注意になりがちです。一方、RF回路では周波数要件が厳しい場合があり、初期周波数精度だけでなく周波数安定性も求められます。

一般的な水晶の発振周波数は温度変化に敏感です。その結果生じる周波数の不安定性は、RFシステム、特に周囲温度の大きな変化にさらされるシステムでは問題を引き起こします。そのため、システムにはTCXO、つまり温度補償型水晶発振器が必要になる場合があります。これらのデバイスには、水晶の周波数変動を補償する回路が組み込まれています。

アンテナ

アンテナは、RF電気信号を電磁放射（EMR）に変換する、あるいはその逆の変換を行う受動部品です。他の部品や導体を用いてEMRの影響を最小限に抑えるよう努め、アンテナに関しては、アプリケーションのニーズに応じてEMRの生成または受信を最適化するよう努めています。

アンテナ科学は決して単純ではありません。特定の用途に最適なアンテナを選択または設計するプロセスには、様々な要因が影響します。AACには、アンテナの概念をわかりやすく解説した2つの記事（こちらとこちらをクリック）があります。

高周波化には様々な設計上の課題が伴いますが、システムのアンテナ部分は、周波数が高くなるほど短いアンテナを使用できるようになるため、実際には問題が少なくなる可能性があります。現在では、一般的な表面実装部品のようにPCBにはんだ付けする「チップアンテナ」、またはPCBレイアウトに特別に設計された配線を組み込むことで実現するPCBアンテナのいずれかを使用するのが一般的です。

まとめ

一部のコンポーネントは RF アプリケーションでのみ一般的ですが、その他のコンポーネントは高周波動作が理想的ではないため、より慎重に選択して実装する必要があります。

受動部品は、寄生インダクタンスと寄生容量の結果として、非理想的な周波数応答を示します。

RF アプリケーションでは、デジタル回路で一般的に使用される水晶よりも精度が高く、安定した水晶が必要になる場合があります。

アンテナは、RF システムの特性と要件に応じて選択する必要がある重要なコンポーネントです。

Si Chuan Keenlion Microwaveは、0.5GHzから50GHzまでの周波数範囲をカバーする、狭帯域および広帯域構成の幅広い製品ラインナップを提供しています。50Ω伝送システムにおいて、10Wから30Wの入力電力に対応するように設計されています。マイクロストリップまたはストリップライン設計を採用し、最高の性能を発揮するように最適化されています。

お客様のご要望に応じて、RF受動部品をカスタマイズすることも可能です。カスタマイズページにアクセスして、必要な仕様をご指定ください。