[WEBライブ・セミナ]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~①QucsStudioで学ぶ高周波回路設計の基本 ②基板実装技術 ③NanoVNAV2によるSパラメータ測定技術

講師:知念 幸勇
企画:ZEPエンジニアリング
開催日時:12月9日(木) 10:00~17:00 (1日コース)

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■本セミナで使う測定器と部材
講義中または講義後に基板の製作とネットワーク・アナライザNanoVNAV2によるSパラメータ測定を実施してみたい方は,RF回路実験フルセット(34,000円相当)の購入をご検討ください.本セットの詳細は rf_option2.pdf をご参照ください.
(1)50kHz~3GHzのポケット・ネットーク・アナライザNanoVNAV2(動作確認済) 
(2)LNA回路測定用アッテネータ(16dB程度)  
(3)LNA回路測定用USB電源          
(4)LNA回路基板と電子部品セット       
(5)LNA回路基板 完成品             
(6)RC並列共振回路 完成品            

■学ぶこと
5G,4K/8K,Wi-Fi6などの高速データを扱う技術開発が進められ,高周波回路設計にチャレンジしたい方も増えています.扱う機器や素子が低周波でも,EMIなどの問題解決のために,高周波技術の理解が求められています.その際,Sパラメータ,スミス・チャート,ストリップ・ライン,高周波トランジスタ,SMT素子などの基礎知識が必要になってきます.高周波の測定では,ベクトル・ネットワーク・アナライザが多用されます.高周波技術開発では,シミュレーションまでは比較的短時間にスムーズに進みますが,実装・測定に取り組むと予期せぬ現象が頻発し,数倍~数十倍の時間がかかる場合があります.よく,回路技術の修得にはデジタル1年,アナログ3年,高周波10年と言われます.高周波回路設計ではものづくりに起因する諸現象(レイアウト,実装,材料,電磁波,雑音)が複雑に絡み合うことや,馴染みのない回路シミュレータ,測定機器,工具を扱うのも一因です.試作,解析においてははんだ付け作業で測定結果が左右されることもあります.
本セミナでは,Sパラメータを扱えるフリーのRFシミュレータQucsStudioによる設計技術,基板上にLNA回路をチップ素子で実装するためのテクニック,ポケット・ネットワーク・アナライザ(NanoVNA2_SAA2)で回路基板を測定するためのテクニックを学ぶことにより,体験的に高周波回路の基礎を理解できるプログラムになっています.

●【Part1】 QucsStudioで学ぶ高周波回路設計の基本(3時間)
(1)高周波回路設計の基礎理解
・Sパラメータの導出
・記述様式(タッチ・ストーン)
・AC解析との連携
・スミス・チャートの理解

(2)フリー&機能無制限のRFシミュレータQucsStudioの習得
・セットアップ
・LCR直列回路と並列共振回路のシミュレーション(パラメータ・スイープ)

(3)0.1G~3GHz帯低雑音アンプ(LNA)の設計
・集中定数回路(Lumped Elements)による設計
・パッシブ素子(L,C,R)
・コプレーナ・ストリップラインのSパラメータ組み込み設計(実用回路)

●【Part2】 RF基板製作(1時間)
(1)LNA基板の製作法
・CPWG(コプレーナ・ストリップ・ライン)レイアウトのFR4基板
・SMT素子(1608,1.6×0.8 mm)のはんだ付け手順

(2)DC特性チェック方法

●内容③ ポケット・ネットワーク・アナライザで学ぶSパラメータ測定入門(2時間)
(1)パーソナル・ベクトル・ネットワーク・アナライザNanoVNA2の制御・アプリケーションソフト(nanovna-saver)のインストールと校正・使用法の習得

(2)高周波回路の測定
・自作したLNA基板のSパラメータ測定(S11, S21,スミス・チャート)
・Sパラメータデータ(s2p)のインポート・エキスポート
・回路シミュレーション結果と測定データの比較・考察

●受講対象
・高周波回路の基礎(Sパラメータ,スミス・チャート)を理解したい方
・回路シミュレータQucsStudioを習得したい方
・高周波回路部品(表面実装素子1608)の実装を体験したい方
・ネットワーク・アナライザNanoVNA2の操作法,データ編集を学びたい方
・高周波トランジスタ(EpHEMT),メーカ製パッシブ素子(L, C, R)の選択法を理解したい方

■あると望ましい予備知識
・電気回路(オームの法則,キルヒホッフの法則など)の基礎知識
・はんだ付け作業の経験者

■講演の目標
・高周波回路設計の基礎を理解する
・RFシミュレータQucsStudioの使用法を習得する
・RFシミュレータによるLNA回路の設計法を習得する
・LNA回路の実装法,DC動作チェック,Sパラ測定による高周波回路の評価法を習得する
・ネットットワーク・アナライザ(NanoVNA2)の操作法を習得する

■用意いただきたいもの
・パソコン(Windows10,マイクロソフトのOfficeまたはその互換アプリ)

■講師紹介
●略歴
沖縄高専名誉教授,GLEX代表 (教育・研究コンサルタント)
(株)東芝にて光通信用半導体・送受信器の開発,高周波デバイスの応用技術などに25年間従事.国立沖縄高専にて,アナログ・ディジタル電子回路,高周波回路の講義などに12年間従事.専門領域:光通信,無線工学,半導体工学, バイオ・エレクトロニクス(工学博士,第一級陸上無線技術士,電気通信主任技術者)

●主な著書
(1)7大電子回路シミュレータRF解析性能の見極め方,トランジスタ技術2020年1月号,CQ出版社.
(2)測定周波数50k~900MHz 5千円のネットワーク・アナライザ NanoVNA,トランジスタ技術2020年7月号,CQ出版社.
(3)2.5GHz帯アンテナとLNA回路製作,トランジスタ技術2021年2~3月号,CQ出版社.
(4)QAM-OFDM変調ディジタル無線通信における多層・複合材料の電磁波遮蔽の評価,電子情報通信学会論文誌 招待論文2021年6月号,電子情報通信学会論文誌


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