橋本 研也

アンテナの入力信号を直接AD変換し、その後の信号処理を全てソフトウェアで実行する、真のソフトウェア無線(SDR)は無線機の理想的な形態である。しかし、現状では、アンテナとADCの間に様々なアナログ機能を付加せざるを得ず、また、それらの性能により適用範囲が著しく制限されている。本講演では、高周波フロントエンド部に着目して、まず、それに対して課せられている厳しい仕様を整理し、真のSDRにできるだけ近いものを実現するために必要な機能について検討し、特に可変デュプレクサ(フィルタ)実現の可能性について言及する。

This paper discusses the application of Cu-grating/15°YX-LiNbO_3(15-LN)-substrate structure to the development of wideband Double-Mode SAW (DMS) filters. This structure seems suitable for the current purpose because of its distinctive features such as extremely large electromechanical coupling factor (circa 30%) and small attenuation with propagation. We applied the pitch modulation technique for the design of IDTs to arrange multiple resonances properly. This arrangement is essential for the realization of flat and wide passband. The result indicates relative bandwidth more than 12% and good out of band rejection are simultaneously achievable. A DMS filter was fabricated on Cu-grating/15-LN substrate. The measured result agreed well with the design, and the passband width of 11.9% and the minimum insertion loss of 1.7 dB were obtained at 900 MHz range.

近年,ディジタルネットワーク機器の小型,高機能化を担う技術として注目を集めるシステムインパッケージ(SIP)の正確な設計に必要となる,SIP内素子の高精度モデリング手法を確立した.SIPはその特長である小型,高集積化を実現するため,半導体や受動素子を樹脂内に封止したり,パッケージ内層の配線でLC回路を形成する.逆にこの構造により,試作評価後の部品変更による特性の調整が困難となる.したがって,試作前の高精度な設計技術,すなわち各回路素子の正確な電気特性の抽出が非常に重要となる.一般に回路素子の特性抽出には評価基板上に形成した他の伝送線路の特性を取り除く,すなわちDe-embedを行う.我々は,まずパッケージ基板上に実装される素子について,評価基板上の伝送線路を高精度にDe-embedする手法を適用し,素子単体の特性を正確に抽出した.また,パッケージ内層に対しては対向容量など入出力端子が異なる層に取り出される場合に適用できるDe-embed手法を新たに確立した.更に,得られた結果をもとに設計時に容易に適用できる等価回路モデルを構築し,これによりSIP回路の高精度設計環境を実現した.

本報告では、再帰型フィルタの通信機器フロントエンド段への組み込みを検討した結果について報告する。このフィルタは、帰還回路の移相量調整により、中心周波数を大幅に可変できる。このため、SAW/BAWフィルタでは実現困難な可変フロントエンドへの適用が期待される。また、LNAの機能を兼ねることも可能かもしれない。今回、高いアイソレーションを持ち、低雑音な信号合成器を提案し、再帰型フィルタの高Q化、低雑音化に成功した。また、提案した信号合成器を試作し、その有効性を確認した。

本報告では、複素係数フィルタの機能を有するSAWデバイスを提案する。このデバイスは高周波回路で用いられる90°ハイブリッドと等価な機能を有しているため、平衡増幅器等への応用が可能である。また、本来のフィルタ機能も持ち併せているため、これにより回路の小型化等が期待できる。まず、提案するデバイスの原理について述べた後、平衡増幅器への応用について述べる。そして、1入力2出力のSAW複素係数フィルタのシミュレーションを行ったところ、フィルタ通過域で出力分岐比1:1、最小挿入損失3.8dB、及び2つの出力の良好な位相差特性が得られ、提案手法の有効性が確認された。最後に、この素子を試作し、その平衡増幅器への適用を検討した。そして、現段階では十分な特性は言えないものの、提案手法の有効性を確認した。

生物・化学の分野では,nl・pl単位で液体を搬送・混合する要求があり,SAWを用いた液体搬送システムが提案されている.液体搬送を行う際,高効率であることが重要である.しかし,SAW変換器は温度の影響によりSAW変換器の特性が変化してしまうため,効率良く液体搬送を行うことの妨げとなってしまう.本報告では,この問題を解決するため,単相一方向性SAW変換器(SPUDT),受信用IDT,増幅器,SAWの遅延線により構成された発振回路について検討を行った.まずSAW変換器の高効率化のため,SPUDTを適用し,試作を行った.次にこのSPUDTを帰還素子に用いた発振回路を構成し,試作を行った.最後に液体搬送実験を行った.

弾性表面波(SAW)を用いて、小電力で動作する微量液滴搬送マニピュレータの開発を行った。SAWのエネルギー密度を向上させるために、このマニピュレータの駆動周波数は350MHzとしている。まず、単相一方向性変換器(SPUDT)を作製し、1.5dBの小さい挿入損失と、10dBの大きな方向性を確認した。このSPUDTを用いて微量液滴搬送を行ったところ、入力電力18dBm(60mW)において、約100nlの液滴搬送を確認した。次に、このSPUDTに対して、集束形電極を適用し、幅の狭い導波路にSAWを集中させることにした。これにより、SAWのエネルギー密度が向上し、100nlの液滴搬送に必要だった入力電力を15dBm(30mW)に減少させることに成功した。続いて、微量液滴を形成させるインジェクタの検討を行った。

This paper reviews simulation technologies used in research and development of modern surface acoustic wave (SAW) filters. First, a simple discussion is presented on the flow of the numerical simulation to clarify its applicability and the need for it. Then two types of simulation techniques are discussed. The first type is based on the behavior model where the calculation speed is very crucial. Flow of the coupling-of-modes analysis is given as an example, and its use in practical device design is detailed. The second type is the full-wave analysis where precision is more important than the calculation speed. It is shown how these techniques are applied in the parameter extraction for the behavior model. Then a discussion is given on the simulation of devices using shear-horizontal SAWS where the interaction with bulk acoustic waves is significant. It is shown how the interaction should be taken into account for the device simulation. Finally, various hot topics in this direction are presented, and hidden problems in current simulation tools are revealed.

This paper discusses how the reflection coefficients (S_<ii>) of RF filters influence the performance of RF power amplifiers (PAs) and its suppression. A Class AB PA is designed, and the effect of the filter characteristics on the power-added efficiency (PAE) and output power (P_<out>) is investigated by simulation. It is shown that PAE is considerably deteriorated by S_<11> when the PA output is nearly saturated and the nonlinearity becomes significant. Influence of the filter impedance at harmonic frequencies are also discussed. Then a simple technique for the S_<ii> suppression is proposed, and its effectiveness is verified both theoretically and experimentally.

本報告は、光ファイバ振動センサにおける振動位置同定の一方法に関するものであり、3×3カプラと2×2カプラの間に光路長の異なる2つのファイバ経路を作成することにより、仮想的に異なる2光路を構成する手法である。本手法は、筆者らが従来検討してきた方法と比較すると振動位置の同定を行なう際に問題となる不要な干渉光出力を生じないため、より安定した測定が期待できる。提案手法のシステム構成と原理について述べた後、実験的にも検討を行ない、その有効性を確認した。

光ファイバリング干渉計を用いた振動センサにおける、振動位置同定方法について議論する。これは、サブループを付加することで仮想的に複数の光路を構成し、これらを通過した光による干渉光出力をそれぞれ比較することで、簡易な位置同定を可能とするものである。入射光をパルス変調することで、異なる光路を通過した光は時間的に分離される。提案手法の妥当性を検討するため実験による検証を行なった。この結果、本報告による提案手法で振動位置の同定が可能であることを示す。

Cu電極/15°YX-LiNbO_3基板構造上の高結合ラブ波型SAWを用いた超広帯域SAW共振子においては、横モードに起因する不要応答が多く存在する。本報告では、不要横モード抑圧のために重み付きダミー電極を配した共振子の利用を提案し、ダミー電極の長さや幅が与える影響について考察する。