Application Note

VISHAY VITRAMON
Multilayer Speciality Capacitors
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VJ 6040 モバイルデジタル TV UHF アンテナ評価ボード
概要
チューニング回路の主な特長は次のとおりです。
VJ 6040 は、UHF 帯域でモバイルデジタル TV 伝送を受信
するために設計された多層セラミックチップアンテナで
す。
VJ 6040 アンテナの最適な用途は携帯電話です。本書では、
殆どの携帯電話に使用できる小型のアンテナ構成について
説明します。広いベタ GND が取れるアプリケーションほ
ど、アンテナ効率を高めることができます。
デザインインプロセスを支援するために、弊社では、設計
者がアンテナ性能をテストすることができるアンテナ評価
ボードを提供しています。この評価ボードは、40 mm x
90 mm の範囲を測定し、以下を搭載しています。
• 小型 - 5 mm x 5 mm の PCB の片面に収まる
• 低価格 BOM
• デジタル制御 - 2 本のデジタル制御ピンが 4 つの組み合わ
せを供給することによって帯域全体のカバーを可能する
• 50  のインピーダンスを有する回路としても使用できる
回路図
図 1 は、推奨チューニング回路の概略を示しています。
• 40 mm x 80 mmのベタ GNDに取り付けられた VJ 6040ア
ンテナ
VJ 6040
• 2本の入力ラインで制御されたアクティブデジタルチュー
ニング回路
• 50  SMA 端子
本書では、UHF 帯域のフルカバーを可能にするために必要
なアクティブデジタルチューニング回路の構造について詳
しく説明します。その後で、ベタ GND 構成のレファレンス
についても説明します。ここで提示した値を変更したい場
合は、Vishay Vitramon 部門が提供している技術サポートを
利用することができます。
L1
L3
Digital Input 1
D1
C1
R1
[email protected] までお問
い合わせください。
D2
L2
L4
C3
Digital Input 2
VJ 6040 チューニング回路
C4
C2
50 Ω RF feed
図 1 - チューニング回路図
ここでは、Vishay Vitramon で設計された推奨チューニング
回路について説明します。
Document Number: 45194
Revision: 06-Jul-09
For technical questions, contact: [email protected]
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1
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アンテナのサイズを極限まで小さくしたことにより、アン
テナ帯域幅がピーク値から - 3 dBi 低い約 120 MHz にまで下
がるという悪影響ももたらしました。単純な 4 チャンネル
アクティブデジタルチューニング回路の実装によって、
UHF 帯域 (470 ∼ 860 MHz) のフルカバーを実現することが
できます。このチューニング回路は、アンテナの中心動作
周波数をシフトすることによって、UHF 帯域のフルカバー
を可能にします。UHF 帯域を部分的にカバーする必要のあ
るアプリケーションの場合は、チューニング回路を削除し、
受動部品を使用してアンテナの中心周波数を望ましい値に
設定することによって、放射効率を高めることができます。
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Vishay Vitramon
VJ 6040 モバイルデジタル TV UHF アンテナ評価ボード
レイアウト
図 2 は、チューニング回路の推奨レイアウトを示しています。レイアウトはできるだけコンパクトにする必要があります。
斜線の領域は ベタ GND です。
VISHAY
VJ 6040
Digital Input 1
L3
L1
C1
D2
L2
R1
Via To GND
D1
C4
C3
L4
Digital Input 2
Via To GND
C2
50 Ω Line
To The Receiver
アプリケーションノート
図 2 - チューニング回路レイアウト
表 1 - チューニング回路の BOM
部品
L1
説明
値
インダクタ
47 nH
ベンダー
Vishay
L2
インダクタ
39 nH
Vishay
L3、L4
インダクタ
120 nH
C1、C4
コンデンサ
2.2 pF
太陽誘電
Vishay
C2、C3
R1
コンデンサ
220 pF
Vishay
抵抗器
1 kW
D1、D2
PIN ダイオード
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2
部品番号
HK 1005 R12J
Vishay
Infineon
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VJ 6040 モバイルデジタル TV UHF アンテナ評価ボード
電気特性とその機能
ここで言うチューニング回路とは、実際には、コンデンサ
に直列接続されたインダクタのことです。この回路で生成
される総インピーダンスは、次の等式で表すことができま
す ( コンデンサの C2、C3、C4 を除く )。
Z = Z L + Z C + Z L = j * (ω L 1 −
1
1
2
ω = 2π f
1
ω C1
+ ω L 2)
C1 と C2 に並列に PIN ダイオードを接続することによっ
て、チューニング回路を 2 つのリアクタンスのどちらかま
たは両方に電気的にショートさせることができます。表 2
は、チューニング回路の論理的状態とインピーダンス Z で
表される電気的効果を示しています。小信号分析の場合は、
PIN ダイオードが順伝導モードにあれば、2  の抵抗器と
して表されます。
表 2 - チューニング回路のインピーダンス
デジタル入力 1
デジタル入力 2
ピン 0
ピン 1
0
0
ハイインピーダンス
ハイインピーダンス
0
1
ハイインピーダンス
Z (W)
j * ( ω L1 −
1
ω C1
j * ( ω L1 −
2W
+ ω L2 )
1
)+ 2
ω C1
1
0
2W
ハイインピーダンス
j * ( ω L1 + ω L2 ) + 2
1
1
2W
2W
j * ω L1 + 4
表 2 から明らかなように、可能な 4 つの論理的状態がそれ
ぞれ、アンテナとレシーバポート間の異なるチューニング
回路を表しています。
表 1 の値を L1、C1、および L2 に適用することによって、4
つの状態で UHF 帯域全体がカバーされます。
R の抵抗値の選択
R =
Id
デジタル制御ラインは 1.8 V でハイだとします。1 mA の電
流を流すには、R1 を次のように設定する必要があります。
ここで、
R = R1 の抵抗値 ( )
Vcontrol = コントローラで生成される制御電圧 (V)
Vd = バイアス時に PIN ダイオードで生成される順電圧 (V)
R1 =
1 .8 - 0 .8
= 1 kΩ
0 . 001
Id = バイアス時に PIN ダイオードを通過する順電流 (A)
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アプリケーションノート
Vcontrol - Vd
例:
PIN ダイオードは、0.8 V で順バイアスして、1 mA を少し上
回る電流が流れるようにする必要があります ( 下のグラフ
を参照 )。1 mA では、ダイオードの小信号インピーダンス
が 2  の必要な値にまで下がります。
R1 抵抗器は、PIN ダイオードを DC バイアスするために使
用されます。次の等式から R1 の値を選択することができま
す。
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6
100.00
rf - Forward Resistance (Ω)
IF - Forward Current (mA)
f = 100 MHz
5
10.00
1.00
0.10
4
3
2
1
0
0.01
0.5
0.6
18325
0.7
0.8
0.9
0.1
1.0
VF - Forward Voltage (V)
10
1.0
100
IF - Forward Current (mA)
18341_1
図3
図 3 は、???? PIN ダイオード特性を示しています。
ベタ GND の構成
概要
40 mm
15.5 mm
Tuning
Circuit
Receiver
アプリケーションノート
77 mm
図 4 は、ベタ GND の推奨構成を示しています。
アンテナに隣接した緑色の領域は、グランドプレーン ( 外層
または内層 )、バッテリー、コネクタ、ボタン、その他の大
型部品が取り付けられる広大な伝導性表面から分離する必
要があります。
90.5 mm
VJ 6040 評価ボードは、40 mm x 80 mm のベタ GND で実
現される優れたアンテナ性能を示します。
VISHAY
VJ 6040
50 Ohm
この製品を携帯電話アプリケーション用に設計する場合の
重要な留意点は、携帯電話アンテナと VJ 6040 両方がある
点です。後述する推奨ベタ GND 構成には、両方のアンテナ
の損失を最小化するために、VJ 6040 に対してセルラーアン
テナをどのように設定するかに関する提案が含まれていま
す。
10.5 mm
Additional
antenna
3 mm
VJ 6040 アンテナは不平衡型のため、ベタ GND につなぐ必
要があります。ベタ GND の寸法はアンテナ性能に大きく影
響します。不平衡型アンテナのベタ GND 設計においては、
ベタ GND が大きいほどアンテナ効率が高まります。評価
ボードは、アンテナがほとんどの携帯電話設計に収まる小
型のベタ GND で設定された場合に、EMBRAI 標準にどの程
度準拠するかを示します。広いベタ GND を取ることが出来
るほど、効率を高めることができます。
携帯電話などの他のアンテナが必要なアプリケーションの
場合は、VJ 6040 から最も遠い左上隅にセルラーアンテナを
配置する必要があります。他のアンテナの存在によって、両
方のアンテナの効率が下がる可能性があります。
図 4 - 推奨ベタ GND
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特長は予告なく改訂または変更される場合があります。
弊社の製品は、以下のいずれかによって保護されています。
WO2008250262 (A1)、US2008303720 (A1)、US2008305750 (A1)、WO2008154173 (A1)、その他の出願中の特許
オーダー情報
VJ 6040
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梱包単位
1000 個
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部品番号
VJ6040M011SXISRA0
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