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初めてのBeyond5G開発 ミリ波送受信機の評価例


周波数コンバータ実験キットを例に

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ICメーカのデータに基づくシミュレーションと仕上がり特性の比較も

図1　RF通信実験の第一歩は，送受信機の送信端と受信端の特性の評価．アップコンバータ ADMV1013とダウンコンバータ ADMV1014を内蔵するミリ波帯送受信実験キットmmConを例に，最低限の測定項目や測定法の要点を紹介する．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］加藤 隆志（ラジアン）
詳細：［KIT］ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ MkⅡ

ミリ波周波数コンバータ実験キットを例に

ミリ波通信の実験を始める前に，送受信機の送信端（TX）および受信端（RX）の特性を評価する作業は極めて重要です．動画では，アップコンバータ ADMV1013とダウンコンバータ ADMV1014を内蔵するミリ波帯送受信実験キットmmconシリーズを例に，その要点を紹介します．

送信出力特性

送信出力（TX端子）の特性は，フィルタを挿入してスプリアスを除去すべきですが，パワーメータを使って簡易的に測定することもできます．

動画で示すとおり，周波数28G～44GHzで約2dBの変動範囲を示しました．P1dB（1dB圧縮点）は13dBであり，飽和しない範囲では17dBまで性能が確認されました．P1dBは，入出力特性において非線形性が現れ始める点を示す重要な指標で，リニアリティの良さを評価できます．

受信入力特性

受信側（RX）は，周波数特性は直線性が保たれており，反射は10dBを下回る値を示しました．

測定するときは，送信と受信の間でリプルの影響が少なくなるように，6dBパッドを挿入しています．

データシートに基づくシミュレーションとの比較

mmcon1の基板は，アナログ・デバイセズが公開しているSパラメータを基に，IC特性を最大限引き出す工夫が施されています．

アップコンバータ ADMV1013 の反射特性は，特定周波数を重視するのではなく，広帯域でバランスの取れた動作を目指しました．誘導性に触れている特性を容量性へ引っ張っています．

ダウンコンバータ ADMV1014 は，50$\Omega$整合性が実現されており，反射特性が十分低い値を示しているため，調整を加えていません．〈著：ZEPマガジン〉

動画を見る，または記事を読む

著者紹介

  • 1990年　無線通信機器メーカで設計開発．その後，計測器メーカでRF測定機器，半導体試験装置の設計開発
  • 2017年　フリーランスエンジニアとして独立，無線通信機器やSDR機器の受託開発
  • 2019年　株式会社ラジアンとして法人化，現在に至る

著書

  1. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.1　分散型マルチビーム無線機のハードウェア］，ZEPエンジニアリング．
  2. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.2　1エレメント1モジュール独立分散型の理由］，ZEPエンジニアリング．
  3. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.3　ソフトウェアによるマルチビーム制御の実験］，ZEPエンジニアリング．
  4. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.4　非接触共振カプラによるアレイ・チャネル拡張］，ZEPエンジニアリング．
  5. ［Webinar/KIT/data］Arm M4/M7/DSP×500MHz！STM32H7ハイスペック計測通信Module開発，ZEPエンジニアリング．
  6. 高感度受信！ソフトウェア無線機の心臓部“Root-Raised Cosine Filter”の設計，ZEPエンジニアリング．
  7. 超長距離無線LoRaからローカル5Gまで！GNU Radio×USRPで作るソフトウェア無線機，ZEPエンジニアリング．
  8. 自宅で設計・開発！USBミクスト・シグナル・アナライザ Analog Discovery Pro 3000 誕生，ZEPエンジニアリング．
  9. 高精度基準搭載＆1GSPS広帯域！
  10. プロ用USBマルチ測定器 ADP5250誕生，ZEPエンジニアリング．
  11. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.1]，ZEPエンジニアリング．
  12. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.2]，ZEPエンジニアリング．
  13. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.3]，ZEPエンジニアリング．
  14. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.4]，ZEPエンジニアリング．
  15. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.5]，ZEPエンジニアリング．
  16. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.6]，ZEPエンジニアリング．
  17. ，ZEPエンジニアリング．
  18. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.8]，ZEPエンジニアリング．
  19. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.9]，ZEPエンジニアリング．
  20. GNU Radio×USRPで作るソフトウェア無線機，ZEPエンジニアリング．
  21. ［KIT］ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ MkⅡ【z-mmcon2】（mz-mmcon1後継機），ZEPエンジニアリング．
  22. ［KIT］ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ【mz-mmcon1】（生産終了，後継機 z-mmcon2），ZEPエンジニアリング．
  23. ［KIT］実験用28GHzミリ波パッチ・アンテナ【mz-mmant1】，ZEPエンジニアリング．
  24. ［KIT］実験用800M～6GHz 広帯域90°ハイブリッド【mz-qhybrid】，ZEPエンジニアリング．
  25. ［KIT］実験用27.5G-29.5GHzバンド・パス・フィルタ【mz-mmbpf1】，ZEPエンジニアリング．
  26. ［VOD/KIT］GPSクロック・ジッタ・クリーナ【z-pptgen-on1】，ZEPエンジニアリング．

参考文献

  1. ［VOD］MATLAB/Simulink×FPGAで作るUSBスペクトラム・アナライザ，ZEPエンジニアリング．
  2. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！RF回路シミュレーション＆設計・測定入門，ZEPエンジニアリング．
  3. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！初めてのIoT向け基板アンテナ設計，ZEPエンジニアリング．
  4. ［VOD/KIT］初めてのソフトウェア無線＆信号処理プログラミング 基礎編/応用編，ZEPエンジニアリング．
  5. ［VOD］Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】，ZEPエンジニアリング．