高周波回路の設計の為の参考HPや参考書について

質問

お世話になります。

今まで低周波回路の設計をしてきましたが、
2GHz帯の高周波回路の設計も必要になりました。

原理的には高周波は低周波に比べ波長が短いので、
パターンそのものもインダクタやコンデンサ成分となるので、
考慮する必要があるという程度の知識しかありません。

そこで、回路設計やパターン設計をするにあたって、
参考になるページや参考書を教えていただきたいと思います。

また、回路設計を進めるにあたって2.5次元解析のシミュレーションソフトが必要となってくると思いますが、
フリーで使えるようなシミュレーションソフトはあるのでしょうか。

回路規模はアンプと減衰器と分配器が１つずつあるような規模のものです。

よろしくお願いいたします。

回答No.1

tadys · ベストアンサー

＞パターンそのものもインダクタやコンデンサ成分となるので、
この理解は不十分です。
全てのパターンを伝送線路として考える必要が有ります。
伝送線路はそれぞれの特性インピーダンスを持ち、ミスマッチの状態では周波数によりインダクタやキャパシタのように見えます。また、インピーダンス変換の機能を持ちます。

高周波回路設計に必要な測定器としては、ネットワークアナライザ、スペクトラムアナライザ、信号発生器等です。
さらにあれば良いものは、可変アッテネータ、固定アッテネータ、パワーメータ等です。
GHｚ帯のオシロスコープも有用です。
もし、コネクタと伝送線路のつなぎ目などでのインピーダンスのミスマッチが問題になるようでしたらTDR（Time Domein Reflectometry）による測定が役に立ちます。
回路が扱う信号が、携帯電話の通信のようなデジタル信号を扱うものの場合、スペクトラムアナライザとしてはリアルタイムスペアナと言われるものを使用します。
アッテネータやパワーメータを除けば、どの測定器も数百万～１千万クラスの価格になります。
使用期間が短いのであればレンタルの使用を考慮しましょう。
１か月のレンタル料はおよそ購入価格の１／１０です。
初めて使うのであれば、使い方に慣れる時間も考える必要が有ります。
電波の送受信を伴う場合にはシールドルームも必要になります。

GHｚ帯の高周波回路設計を行うにはネットワークアナライザの使用が必須です。
ネットワークアナライザの測定結果はSパラメータで表示されるので、Sパラメータの理解が欠かせません。
Sパラメータを理解するには最初にスミスチャートを勉強してください。

＞回路規模はアンプと減衰器と分配器が１つずつあるような規模のものです。
アンプと減衰器と分配器がそれぞれモジュール化されていて５０Ωの伝送線路で接続すれば良いのであればそれほど難しくは有りません。
（だからと言って、誰でもできるとは限りませんが）
回路が複雑になる（例えば、フィルタ回路を含む）場合には電磁界（2.5次元解析）シミュレータの使用が有効です。
（というか、使わないと何回もやりなおしになる可能性が高い。使いこなすにはセンスも必要）
http://www.geocities.jp/rfpagejp/emsim.html

下記サイトが参考になるでしょう。
http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/
http://www.geocities.jp/rfpagejp/rfpage.html

測定器の予算が不十分な場合は、外部の業者に設計を依頼するのが吉です。
というか、社内に質問できる人がいないのであればその方が良いです。