VISHAY VITRAMON Multilayer Speciality Capacitors Application Note 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 技術サポートが必要な場合は、[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] www.vishay.com 1 アプリケーションノート 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。 Application Note 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 www.vishay.com 2 部品番号 HK 1005 R12J Vishay Infineon For technical questions, contact: [email protected] ???? Document Number: 45194 Revision: 06-Jul-09 Application Note Vishay Vitramon 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) Document Number: 45194 Revision: 06-Jul-09 For technical questions, contact: [email protected] www.vishay.com 3 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。 Application Note Vishay Vitramon VJ 6040 モバイルデジタル TV UHF アンテナ評価ボード 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 www.vishay.com 4 For technical questions, contact: [email protected] Document Number: 45194 Revision: 06-Jul-09 Application Note Vishay Vitramon VJ 6040 モバイルデジタル TV UHF アンテナ評価ボード 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 For technical questions, contact: [email protected] 梱包単位 1000 個 www.vishay.com アプリケーションノート Document Number: 45194 Revision: 06-Jul-09 部品番号 VJ6040M011SXISRA0 5