ZEPマガジン

ロジック回路設計の初めの一歩も「Lチカ」．Velilog HDLで回路を記述して，Xilinx製FPGAスタータキット BASYS 3に実装

平方根計算を始めとする演算回路では，MSBから1ビットずつ計算を行うアルゴリズムが用いられ，検証には総当たり，コーナ・ケース，ランダム・テストなどが有効

CPUを自作することは，コンピュータの本質を理解するための実践的なアプローチだ．CPU，メモリ，I/Oの連携を学ぶことで，コンピュータの動作原理が明確になる

大型カラーLCDを搭載するマイコン・キット STM32H747I-DISCOを使って，再生速度＆音程エフェクタを制作．オーディオ機能を制御する専用API``BSP''を利用してスピード開発

スミス・チャートを活用することで，周波数による回路や伝送路のインピーダンスの変化を直感的に把握でき，適切なインピーダンス・マッチングを施すことができる

ディジタル信号の波形は，基本波と高調波の合成で表現できる．フーリエ級数を利用すると，矩形波の合成が可能であり，Excelを用いたシミュレーションによって伝送波形を予測できる

FR-4基板の誘電損失は，tan\（\delta\）が0.01程度で，信号減衰が顕著．低誘電率材のMEGTRON7はtan\（\delta\）が0.001～0.002と約1/10と低く，ミリ波通信にも利用できる

高周波電流が導体の表面に集中する現象「表皮効果」によって，電流が流れる断面積が小さくなり，信号の減衰が増大する問題を引き起こす

銅の電気抵抗率は 1.68×10^-8$\Omega$m．線路幅0.1mm，箔厚18μm，長さ100mmのストリップ線路のDC抵抗値は約1$\Omega$

周波数や配線の長さ，差動かシングルエンドか，クロストークを減らしたいのか，減衰を抑えたいのかなど，さまざまな条件によって最適な線路は違う

FEMタイプの電磁界シミュレータは，メッシュ生成や連立方程式の解法に計算資源を多く必要とするため、大規模な問題では計算時間が長くなる。適切なメッシュ設計が重要

ミリ波帯では，従来のビアを用いた接続がインダクタンスとして作用し信号品質の低下を招くためコプレーナ線路を利用するのが定石

マイクロストリップ線路では，RF電流が基板表層を流れるため，電界の放射が大きくなり，隣接する伝送線路に影響を与えるクロストークが発生しやすい

高周波基板設計においては電界と電流の関係を理解することが重要．電界は金属の端など尖った部分に集中しやすく，RF電流もその影響を受けやすい

よく使う同軸/ストリップ線路/マイクロストリップ線路の伝送特性を（1）特性インピーダンス（2）伝搬速度（3）ロス（減衰）で評価し理解することがミリ波システム開発の第一歩

ミリ波帯の信号を扱うときは，伝送線路の物理的な設計，インダクタンスとキャパシタンスの調整，誘電率や透磁率を考慮して，反射の影響を最小限に抑えることが必要

多重反射が続くと反射波と進行波が干渉して，特定の位置で波の振幅が極端に増加したり消失したりする．この定在波の節では信号が消失するので受信回路が動作しなくなる

MEGTRONやRO4000シリーズなど，誘電損失が低く，高周波信号の伝送に優れる基板材料を使うことで，減衰を最小限に抑え安定した通信を実現できる

ミリ波帯域では，線路/送信回路/受信回路のインピーダンスを精度よく一致させるだけでなく，基板の材料選定が極めて重要

周波数コンバータ・アダプタを製作すれば，従来の測定器ををミリ波通信システムの評価に利用することができる