RF技術FAQ

RFパワーディバイダは共通入力から2つ以上の制御された出力を作り、方向性結合器は主伝送路を保ちながら進行波または反射波の一部を所定比率で取り出します。ディバイダでは分配数、理論損失、付加損失、振幅位相バランス、出力間アイソレーション、整合、電力を比較します。結合器では結合度、結合平坦度、方向性、主線損失、方向も確認します。

LO分配、並列受信、コヒーレント測定経路にはディバイダを使用します。前進・反射電力の測定、レベル制御、ミスマッチ検出で主線電力を大きく減らしたくない場合は方向性または双方向結合器を使用します。

RFQには信号方向、各ポート機能、インピーダンス、帯域、分配比または結合度、損失定義、アイソレーションまたは方向性、整合、平均/ピーク電力、ミスマッチ、未使用ポートの終端を記載します。

N等分RFディバイダの分配損失は、電力をN出力に分けることで必ず生じる10 log10(N) dBの低下で、付加損失はその理想値を超える実部品の損失です。理想値は2分配で3.01 dB、4分配で6.02 dB、8分配で9.03 dBです。

2分配の総経路損失が3.55 dBなら、付加損失は約0.54 dBです。仕様書によって総値または付加分だけを示すため、比較とリンクバジェット前に定義を確認します。

両出力、振幅位相差、リターンロス、アイソレーションも同じ終端と基準面で測定します。高電力では平均・ピーク、デューティ比、ミスマッチを実使用条件に合わせて再評価します。

回路が相反で、メーカーが逆方向使用を認め、各信号源の振幅・位相・電力条件が定義されていれば、多くの場合は使用できます。0°分配器を逆向きに使うと、共通ポートにはベクトル和が現れます。

等振幅・同相のコヒーレント信号は効率良く合成されます。位相差や振幅差があると、電力がアイソレーション抵抗や別の信号源へ流れます。信号源停止と負荷不整合も別々の故障状態です。

RFQには帯域、コヒーレンス、位相・振幅許容差、入力ごとの平均・ピーク電力、出力VSWR、故障継続時間を記載します。整合負荷時の定格と内部負荷の許容損失を個別に確認します。

イメージ応答は、別の和差関係でLOと混合され、同じ所望IFへ入る不要入力です。ローサイドの IF=RFwanted-LO では、一般に RFimage=LO-IF が同じIFを作ります。ハイサイドへ変更するとイメージはLOの反対側へ移り、所望スペクトルの順序も反転する場合があります。

RF、IF、LOの全端点でイメージ帯域を求め、最大妨害入力、許容出力妨害、後段利得から必要除去量を逆算します。その除去量をプリセレクタ、ミキサまたはIQ／イメージ除去、校正、後置フィルタへ配分します。周波数、温度、利得状態、入力レベル、基準面が異なるデータシート値だけでは承認できません。

イメージがプリセレクタ通過帯域と重なる、量産誤差で直交除去を維持できない、必要なフィルタ遷移が実現不能な場合は不採用とします。

ポート数だけでなく、必要な位相関係、帯域、損失、アイソレーションで選びます。ウィルキンソンは、設計帯域内で低い超過損失と良好な出力間アイソレーションを必要とする等分配0°経路の基本選択です。

抵抗型は低周波を含む広帯域化が容易ですが、抵抗損失が増え、一般にアイソレーションも低下します。90°ハイブリッドは直交経路、180°ハイブリッドは和差または差動経路を生成します。

同じ周波数、インピーダンス、基準面、終端条件で比較します。受入項目には総損失・超過損失、振幅・位相平衡、アイソレーション、リターンロス、電力、温度、不整合を含めます。

LO駆動レベルはミキサのスイッチング状態を決めるため、過小でも過大でも変換利得／損失、P1dB、IP3、雑音、オフセット、漏洩が変化します。信号源公差、分配器、スイッチ、ケーブル、温度、ミスマッチを含め、コンバータLO端で最小・公称・最大電力を規定します。

LO漏洩はRF入力、IF出力、その他の保護対象へ現れるLO成分です。アンテナでは不要放射、ADCや増幅器ではヘッドルーム消費、再混合、DC／ベースバンド誤差につながります。RF-LO、LO-IF、RF-IFを別々に測定し、限界と基準面を決めてからフィルタ、シールド、平衡方式、キャンセルを選びます。

LO駆動の上下限で変換応答、圧縮、二信号IMDを確認し、実際の妨害波条件で位相雑音と相互混合も検証します。

結合度はサンプルレベル、方向性は進行波と反射波の分離、リターンロスは追加反射を決めます。したがって、検波器単体の精度だけでは測定不確かさを表せません。

方向性が有限だと、大きな進行波の一部が反射波チャネルへ漏れます。この漏れは真の反射波とベクトル合成されるため、誤差は周波数、ケーブル長、不整合位相で変化します。

指定したDUT基準面まで校正し、ケーブルとアダプタを一貫して扱います。全帯域で結合平坦度、方向性、主線路損失、ポート整合を確認し、方向性限界が目標リターンロスに近い構成は避けます。

振幅・位相誤差により各チャネルが意図した複素重みで加算されず、ビーム方向、相干利得、サイドローブ、形状、ヌル深度が変化します。影響は開口内の位置、誤差相関、指令ビーム、素子パターン、周波数、校正方式で異なり、単一チャネルの代表値では証明できません。

製造ばらつき、温度勾配、周波数傾斜、量子化、LO／クロック偏差、相互結合、電力依存ドリフト、校正残差を予算化し、ハードウェア要求と方向図解析で同じRMS・最悪値・統計仮定を使います。校正基準面で制御範囲、分解能、単調性、セトリング、再現性も規定します。

室温中心周波数だけ、標称補正で制御範囲を消費する、故障／ドリフトチャネルを観測できない場合は不採用です。量産では校正前後のチャネル生データと、帯域端、走査限界、温度コーナ、故障状態の代表方向図を保存します。

受信機が壊れないことは第一条件にすぎず、保護された受信経路は最短の必要エコーまでに所定の利得、雑音、位相、直線性へ戻る必要があります。保護基準面で送信ピーク／平均漏洩、パルス幅、PRF、立上り・立下り、周波数、ミスマッチ、スイッチ／サーキュレータ分離、リミッタしきい値・漏洩、各段の最大入力を規定します。

復帰時間は実送信終了から、利得公差内、雑音床復元、DC／ベースバンド整定、必要な位相相干、残留圧縮なしという測定判定までです。素子が生存してもリミッタ履歴、LNA過負荷、AGC、バイアス復帰が近距離目標を隠す場合があります。

実波形または妥当な等価波形で、周波数、温度、電源、公差、反復バースト、最悪VSWRを試験します。試験エネルギーが実波形より小さい、復帰が代表値だけ、最短レンジゲートへ結び付かない場合は不採用です。

RF測定基準面は、補正後の電気量を定義して宣言する境界です。 VNA校正はケーブル端で終わっていても、案件はDUTコネクタ、プローブ先端、パッケージパッド、治具内部での値を必要とすることがあります。したがって校正面と結果面を別々に記載し、その間のケーブル、アダプタ、バイアスティー、プローブ、治具を列挙します。

中間ネットワークが安定、線形で十分に特性化され、結果から除外すべき場合にだけデエンベッドします。正しい方向とポート対応を持つ測定済み複素パラメータまたは検証済みモデルを使い、ファイル、方法、帯域、締付トルク、温度、チェック結果を保存します。実機が評価基板と一体で使われるなら、全体特性の方が実態を表す場合があります。

非線形、変動、再現性不足の経路は除去できません。受動網に非物理的利得が生じる、因果性が崩れる、伝送零点付近で過敏になる、検証デバイスを再現しない補正は棄却します。デエンベッド自身も不確かさを追加します。

P1dBと二信号相互変調は独立した非線形試験です。 P1dBは単一周波数の電力掃引を行い、明示した小信号利得と比較して1 dB低下した入力または出力電力を報告します。周波数、掃引方向、滞留、バイアス、熱状態、負荷、基準面、近似方法を値と一緒に残します。

二信号試験は、間隔と各信号電力を定めた2周波数を入力し、基本波と相互変調生成物を測ります。電力が各信号か合計かを明記し、信号源を分離し、信号源IMDと受信機歪みがDUT生成物より低いことを証明します。直結または適切な減衰で測る試験系残留も必要です。

外挿IP3は圧縮を代替せず、どちらも実波形のEVM、ACLR、メモリ効果を代替しません。基準面、間隔、電力、帯域、平均化、バイアス、温度が一致するときだけ比較できます。

リンクマージンは同じ方向・同じ受信基準面での予想受信レベルと、合意した品質を満たすしきい値との差です。

送信電力と利得を加え、送信側・経路・受信側の損失を減らし、指定帯域、変調、誤り条件の感度と比較します。各項目には符号、基準面、状態を付けます。

6 GHz、12 km、+30 dBm、両端34 dBi、給電損失各1.5 dBの例では、自由空間受信レベルは約-34.6 dBm、-70.5 dBmしきい値との差は35.9 dBです。降雨、マルチパス、クリアランス、干渉、指向、公差を別項目で加えてから可用性を判断します。