「GHz帯の同軸コネクタとケーブルアセンブリの理解と選択」 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

　「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

　今回は、高周波信号の伝達に使用される同軸ケーブルとコネクタについて解説した記事をご紹介します。

■GHz帯の同軸コネクタとケーブルアセンブリの理解と選択

　現在はデジタル信号もギガヘルツが当たり前になり、高周波信号を伝達するための同軸コネクタや同軸ケーブルの役割が重要になっています。同軸コネクタはメスのジャックとオスのプラグで構成されます。理想的なコネクタは、嵌合・脱着などの機械的特性を備え、抵抗やインピーダンスに不連続性がなく電気的透明性を持つ必要があります。

　高周波信号の伝達には、古くからBNC(Bayonet Neil-Concelman)コネクタと同軸ケーブルが使用されてきました。BNCコネクタは、1/3回転で素早く着脱できる「バヨネット」方式を採用したロック式コネクタで、50Ωと75Ωのタイプがあり、1950年代から広く使用され、現在も使用されています。周波数特性は4GHzが定格です。また、同軸ケーブルの構造は、中心が銅導体で、その周りを誘電体とシールドで覆い、外周が絶縁体になっています。

　より高い周波数で使用したり、より小型化するためにBNCコネクタ以外に様々なコネクタが使用されています。業界標準のコネクタには、SMA、SMB、SMP、MMX、MMCXなどがあり、いずれも標準的な50ΩのRFインピーダンスを備えています。

　 【アプリケーションラボ】では、Wurth Elektronik社のコネクタを例にして、各種同軸コネクタの特長と使い方を解説しています。

　SMA(Sub Miniature Type A)同軸コネクタは、小型のネジで嵌合する小型のタイプで、激しい振動に対して安定した機械強度を示します。周波数範囲が広く、耐久性に優れています。18GHzの帯域まで使用できるものもあります。

　SMB(Sub Miniature Type B)同軸コネクタは、SMAよりもさらに小型で、ネジではなく脱着が容易なスナップオン式で嵌合する構造になっています。DC～4GHzまでの帯域で使用されます。

　SMP(Sub Miniature Push-on)同軸コネクタは、スライドインとスナップオンの両方の機能を備えた小型コネクタです。DC～40GHzの帯域まで使用できます。最大保持力のフルデント、リミテッドデント、保持力の小さいスムースボアという3種類があります。

　MCX(Micro Coaxial)同軸コネクタは、スナップオン式の小型コネクタで、DC～6GHzの帯域まで使用できます。

　MMCX(Micro Miniature Coaxial)同軸コネクタは、MCXコネクタより約30%の小型化を実現し、超小型設計に適しています。DC～6GHzの帯域まで使用できます。

　ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

SMAコネクタ(プリント基板終端、ジャック) 【60312242114510】 ￥934.22(税込￥1,027.64)
SMBコネクタ(プリント基板終端、ジャック) 【61611002121501】 ￥1,304.71(税込￥1,435.18)
SMPコネクタ(プリント基板終端、プラグ) 【60114202122305】 ￥1,032.06(税込￥1,135.26)
MCXコネクタ(プリント基板終端、ジャック) 【60612202111308】 ￥884.22(税込￥972.64)
MCXコネクタ(圧着タイプ、プラグ) 【66046011210320】 ￥696(税込￥765.6)

　下記の2本の解説記事も同時に公開しました。合わせて参考にしてください。

■モジュール式のマルチ出力AC/DC電源を使用して柔軟性と構成可能性を実現

　最近の電子機器は、多くのシステムにおいて複数の独立した電圧が要求されるようになっています。そのため、異なる複数の出力電圧を供給できるマルチ出力電源が必要になります。ここでは、高性能AC/DCモジュール式電源を紹介し、その活用法を解説します。

■近接センサ技術を選択する際の設計上の注意点

　近接センサは物体に直接触れずに、その存在や距離を検知することができるセンサです。ここでは、超音波センサ、光電センサ、レーザー距離計、誘導型センサなどの近接センサについて、動作原理と設計上の注意点について解説します。

　マルツエレックは、ZEPエンジニアリングが企画・編集した技術解説記事「GNU Radioで遊ぶ超高速ディジタル無線スタータキット“USRP B205mini-i”」を下記のWebページにて公開いたしました。この解説記事は、リニア・テック代表の別府伸耕氏にご執筆いただいたもので、非常にわかりやすい内容となっています。ぜひ、ご一読ください。

■GNU Radioで遊ぶ超高速ディジタル無線スタータキット“USRP B205mini-i”
　自作のスペアナ/ネットアナからIoTエッジ，5G通信まで

＜ USRP B205mini-i ＞

　ソフトウェア無線(Software Defined Radio：SDR)は、従来アナログ回路で構成されていた無線機の信号処理部分をソフトウェアで書き換え可能なデジタル回路にすることで、様々な通信方式に対応できるようにした無線機です。元々は軍用を目的に開発されていましたが、GNUプロジェクトにおいて誰でも自由に使えるライブラリとして、GNU Radioが2001年に公開されてからソフトウェア無線が身近なものになりました。

　GNU Radioは無線通信でよく用いられる信号処理関数を使いやすくしたライブラリで、C/C++やPythonを使ってプログラミングができます。また、グラフィカルにプログラミングができるGRC(GNU Radio Companion)という環境も用意されています。

　USRP(Universal Software Radio Peripheral)は、GNU Radioの開発者の一人でもあるMatt Ettus氏が2004年に設立したEttus Research社が販売するSDRプラットフォームで、オープンハードウェアとして回路図やFPGAのプログラムが公開されています。USRPは、GNU Radioの機能とほぼ1対1に対応しています。なお、Ettus Research社は2010年にNational Instruments社に買収され、現在はNI社のブランドになっています。

　USRPには、USB接続のBシリーズ、Ethernet接続のNシリーズ、PCIe接続のXシリーズ、組込み用途のEシリーズなどがあります。低価格なのはB200シリーズです。

　USRP B205mini-iには、ボードのみのバージョンとケースに収められたバージョンがあります。USRP B205mini-iは、RFフロントエンド、デジタルバッファ、USBコントローラで構成され、RFフロントエンドにはアナログ・デバイセズ社のトランシーバAD9364、デジタルバッファにはザイリンクス社のSpartan-6(XC6SLX75)FPGAが使用されています。70MHz～6GHzという広い周波数範囲に対応し、パソコンとUSB3.0によるバスパワー接続を行って使用します。

　今回公開した解説記事では、SDRの概要から始めてUSRP B205mini-iの構造や機能を簡単に紹介し、実際にGNU Radio上でFMラジオを構成してFM放送を聞く実験をしています。

USRP B205mini-i SDR/コグニティブ無線機 【6002-410-021】　￥99,899(税込￥109,888)