Sub-GHz無線|基礎編
無線設計のポイント:回路設計
2018.01.16
この記事のポイント
・無線通信LSIを使った設計はLSIの集積度が高いため、アンテナ、水晶他わずかなLCR部品で構成できる。
・回路設計は基本的にそのLSIの水晶回路に従う。
前章の「無線設計ガイダンス」では、無線設計の経験があまりない、もしくは初めてという人が無線設計を始めるという設定で、無線通信モジュールを使ってシステムを構築する手順やポイントを説明しました。ここからは、基本的に無線通信LSIを使っての設計に関して、「回路設計」、「基板(PCB)設計」、「調整、測定」に関するポイントの説明を予定しています。今回は「回路設計」のポイントについてです。
無線設計のポイント:回路設計
近年の無線通信LSIは非常に集積度が高く、わずかな外付け部品だけで回路を構築可能です。このブロック図と回路例は、ラピスセミコンダクタのML7345という消費電力対応Sub-GHz(160~960MHz帯)RFトランシーバLSIのものです。
ML7345は、RF部、IF部、MODEM部、HOSTインタフェース部が1チップに集積されており、外付け部品は、アンテナ、水晶という無線回路らしい部品の他は、基本のコンデンサ、抵抗、インダクタ(コイル)だけです。
しかしながら、回路設計においては、いくつかの検討事項や注意点があります。(このLSI固有のという意味ではなく、Sub-GHz無線設計、もしくは無線設計全般においてのものととらえてください。)
基本の回路は推奨(リファレンス)回路に従う
提示されている部品や接続などは、十分な検討が行われています。実機においては調整が必要ですが、基本的にデータシートや設計マニュアルにある回路に従います。
アンテナも推奨回路に従う
パターンアンテナもチップアンテナもλ/4の構成が基本です。推奨回路通りのGND量の寸法指示などを守らないと、データシート通りの特性にはなりません。
マスタークロックは通信規格仕様と開発機器の温度仕様に合わせて選択する
マスタークロックを発生させる水晶、発振器、TCXOは、通信規格に合致することはもちろんですが、機器の温度仕様において必要な精度を維持するものを選択する必要があります。
RFのSAWフィルタの要/不要は環境により異なる
条件によって必要かどうかは異なるので、迷ったら後にSAWフィルタを搭載できるよう、回路、基板(PCB)、スペースなどを考慮しておくことを推奨します。
無線部回路のインダクタ(コイル)やコンデンサは極力偏差が少ないものを使う
必要な定数に対する初期精度、温度変化、経時変化など、変動の少ない部品を選ぶ必要があります。
インダクタ(コイル)は積層型より巻線型を推奨
積層型だと損失が発生するためです。
設計をする際には、これらを念頭において進めることを強くお勧めします。
【資料ダウンロード】Sub-GHz無線開発基礎
Sub-GHz無線はM2MやIoT、ワイヤレスセンサネットワークなどの新市場をはじめ、幅広い分野での活用が検討されています。このハンドブックは、Sub-GHz無線の活用から機器開発の基礎までを解説しています。
Sub-GHz無線
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基礎編
- Sub-GHz無線の概要
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Sub-GHz無線開発の基礎知識
- 無線特性の用語:搬送波周波数と周波数精度
- 無線特性の用語:送信パワーと隣接チャネル漏洩電力
- 無線特性の用語:占有帯域幅
- 無線特性の用語:スプリアス
- 無線特性の用語:受信感度と選択度
- 無線特性の用語:ブロッキングとスプリアス応答
- 無線特性の用語 : まとめ
- 無線設計ガイダンス:設計の手順
- 無線設計ガイダンス:無線方式の選択
- 無線設計ガイダンス:無線デバイスの選択
- 無線設計ガイダンス:ネットワークトポロジーの検討
- 無線設計ガイダンス:無線デバイスの仕様および動作確認
- 無線設計ガイダンス:ハードウェアの検討
- 無線設計ガイダンス:ソフトウェアの検討
- 無線設計ガイダンス:評価の検討
- 無線設計ガイダンス : まとめ
- 無線設計のポイント:回路設計
- 無線設計のポイント:基板(PCB)設計
- 無線設計のポイント:調整、測定時
- 無線設計のポイント:調整、測定時-VCOの調整
- 無線設計のポイント:調整、測定時-マッチング調整
- 無線設計のポイント:調整、測定時-スプリアス調整、その他の調整
- 通信フォーマット:通信レイヤとは
- 通信フォーマット:物理層(PHY層)のフレームとは
- 通信フォーマット:データリンク層(MAC層)のフレームとは
- 通信フォーマット:ネットワーク層とアドホックネットワーク
- 干渉回避の手法:キャリアセンス
- 無線システム検討へのヒント
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Sub-GHz無線の概要 ーまとめー
- 製品紹介