WEBVTT

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00:00:00.709 --> 00:00:04.755
このビデオシリーズの目的は
安定した高周波回路の

00:00:04.755 --> 00:00:09.176
デザインに関連する複雑さを
解明することです。

00:00:09.176 --> 00:00:12.387
何ヶ月もかけてRF回路を
デザインした試作品で

00:00:12.387 --> 00:00:16.642
このようなスペクトラムが出ると最悪です。

00:00:16.642 --> 00:00:19.519
ひとつだけでなく、
複数のトーンがあります。

00:00:19.519 --> 00:00:21.772
この問題を解決するまで
前進することができません。

00:00:21.772 --> 00:00:25.901
上司に見せる良い結果がなく
システムの試作ができません。

00:00:25.901 --> 00:00:29.529
デザインエンジニアにとり
これは非常にストレスの多い状況です。

00:00:29.529 --> 00:00:33.367
安定性の問題はストレスが多く
コストと時間がかかります。

00:00:33.367 --> 00:00:36.078
この一連のビデオは、多くの場合
デザイン段階において

00:00:36.078 --> 00:00:39.831
前もって解明することは
困難でないことを示します。

00:00:39.831 --> 00:00:43.877
デザイン段階で問題を
解決することは後でラボ内で

00:00:43.877 --> 00:00:47.464
行うよりも遙かに簡単です。

00:00:47.464 --> 00:00:51.385
これはパート1であり、Kファクタ問題および
選択のパラドックスを取り上げます。

00:00:51.385 --> 00:00:54.596
ご存じない場合のために言いますが
スタートレックを見てこの名前を思いつきました。

00:00:54.596 --> 00:00:56.932
気付いてくれてありがとう。

00:00:56.932 --> 00:00:59.559
RFマイクロ波の授業を
大学で受けたことがある人は

00:00:59.559 --> 00:01:02.729
恐らくRollett安定係数について
学んだと思います。

00:01:02.729 --> 00:01:06.066
これに必要なことは
回路のSパラメータを使って

00:01:06.066 --> 00:01:08.527
いくつかの数式を解き
安定性を確定することです。

00:01:08.527 --> 00:01:10.112
簡単なことです。

00:01:10.112 --> 00:01:12.447
Kファクタが1以上であり

00:01:12.447 --> 00:01:14.783
行列式の大きさが1以下である場合

00:01:14.783 --> 00:01:16.326
問題なしと学んだはずです。

00:01:16.326 --> 00:01:19.037
残念ながら
凶報があります。

00:01:19.037 --> 00:01:20.539
これは正しくありません。

00:01:20.539 --> 00:01:25.085
簡単な例を示すために
論文にハイライトを付けました。

00:01:25.085 --> 00:01:27.796
ではADSでお見せします。

00:01:27.796 --> 00:01:31.341
これはリング発振器であり
論文のものと同じです。

00:01:31.341 --> 00:01:34.720
2つの制御ソースと
集中素子があります。

00:01:34.720 --> 00:01:37.431
これはありふれたデザインです。

00:01:37.431 --> 00:01:40.225
シミュレーションでは
2種類の解析を行います。

00:01:40.225 --> 00:01:44.062
ひとつめは入力から出力へのKファクタであり

00:01:44.062 --> 00:01:46.356
2つめは正規化行列式です。

00:01:46.356 --> 00:01:49.109
このことは、シリーズ後半で取り上げます。

00:01:49.109 --> 00:01:53.030
結果を確認するとKファクタが
非常に安定していることが分かりますが

00:01:53.030 --> 00:01:58.243
行列式では約1.5 GHzにおいて
不安定になっています。

00:01:58.243 --> 00:02:01.121
正解が分からない場合のために
ネタばらしをします。

00:02:01.121 --> 00:02:05.500
正解は正規化行列式でした。

00:02:05.500 --> 00:02:11.590
これはKファクタが常に安定性の
完全な特性評価ではないことを意味します。

00:02:11.590 --> 00:02:16.887
Rollettの元の論文には
この例が示されています。

00:02:16.887 --> 00:02:20.515
下線を引く条件は、
2つのポート回路が安定していて

00:02:20.515 --> 00:02:26.938
いずれかのポートに開回路または短絡端子があれば
Kファクタが有効であるということです。

00:02:26.938 --> 00:02:30.067
言い換えると、無負荷回路は
最初から安定しています。

00:02:30.067 --> 00:02:34.738
そしてKファクタのデザインにより
負荷回路の安定性を

00:02:34.738 --> 00:02:37.783
予想することができます。

00:02:37.783 --> 00:02:42.537
これはKファクタが実は元々
測定手法であったということに起因します。

00:02:42.537 --> 00:02:45.457
回路を測定できるのなら
計算は有効です。

00:02:45.457 --> 00:02:49.169
しかし今日では、この仮定を
正当化することが非常に困難です。

00:02:49.169 --> 00:02:53.256
まず、不安定な回路を含んでいても、
ご覧いただいたようにシミュレーションできます。

00:02:53.256 --> 00:02:57.719
これは実際に組み立てて、測定するまで、
ツール内では問題なく動作します。

00:02:57.719 --> 00:03:02.099
第2に、1960年代に比べて回路が
集積化され、複雑になったことです。

00:03:02.099 --> 00:03:05.811
これは多くの場合アクセスポイントが
正確な不安定箇所から

00:03:05.811 --> 00:03:09.481
遠く離れていることを意味します。

00:03:09.481 --> 00:03:13.610
Kファクタやシミュレーションでは、
最近は信頼が得られません。

00:03:13.610 --> 00:03:17.864
では、安定性の問題をテストベンチで
解決するのは、本当に悪いことでしょうか。

00:03:17.864 --> 00:03:22.911
まずデザインプロセスで大きな努力を
払う必要があるのでしょうか？

00:03:22.911 --> 00:03:25.122
長年にわたり、設計者はラボへ行き

00:03:25.122 --> 00:03:28.583
バイパスしたり、トレースを切ったり、
損失を加えたりして、

00:03:28.583 --> 00:03:30.544
何とか回路を安定させました。

00:03:30.544 --> 00:03:33.422
私自信も何度も行ったことがあります。

00:03:33.422 --> 00:03:36.675
では今日ではどのように異なるのでしょうか？

00:03:36.675 --> 00:03:40.137
答えはキーサイト製品の中に
見つけることができます。

00:03:40.137 --> 00:03:41.304
これはUXRです。

00:03:41.304 --> 00:03:43.515
最大33 GHzです。

00:03:43.515 --> 00:03:46.309
過去のデザインを見てみると
チップの中は、

00:03:46.309 --> 00:03:49.438
チップとワイヤ、薄膜デバイス、
インターコネクトで

00:03:49.438 --> 00:03:52.065
できていることが分かります。

00:03:52.065 --> 00:03:54.109
想像できないと思うかもしれませんが

00:03:54.109 --> 00:03:58.196
優秀なエンジニアまたは技術者は
ここに実際に入り接続にアクセスして

00:03:58.196 --> 00:04:01.533
ラボ内で安定性問題を解決する
潜在能力を有しています。

00:04:01.533 --> 00:04:06.288
当社の最新製品はいくつかのICを
ウエハーレベルパッケージに移行しました。

00:04:06.288 --> 00:04:09.791
世界一の技術者でもこのような
インターコネクトに入ることはできません。

00:04:09.791 --> 00:04:13.545
これは基本的にウエハー製造後工程で
行われるからです。

00:04:13.545 --> 00:04:17.382
このようなデザインにトレースを切り
損失を追加することはできません。

00:04:17.382 --> 00:04:20.135
本当に良い設計手法を用いた
設計プロセスの中で

00:04:20.135 --> 00:04:22.304
問題解決する必要があります。

00:04:22.304 --> 00:04:25.098
これは特殊なアプリケーション例かも知れません。

00:04:25.098 --> 00:04:28.351
一歩下がって一般論を説明します。

00:04:28.351 --> 00:04:31.104
商業用セル、自動車、
航空宇宙・防衛などの

00:04:31.104 --> 00:04:35.567
無線通信業界全体を見ると

00:04:35.567 --> 00:04:38.945
2つのトレンドが進行していることに
気付くはずです。

00:04:38.945 --> 00:04:40.822
まず、周波数が拡大しています。

00:04:40.822 --> 00:04:43.158
これは概論ですが、事実です。

00:04:43.158 --> 00:04:45.243
例えば、10年前に車を購入した場合

00:04:45.243 --> 00:04:48.538
レーダーセンサは恐らく
搭載されていなかったでしょう。

00:04:48.538 --> 00:04:51.917
今日、ほとんどの新車には複数の
レーダーシステムが搭載されています。

00:04:51.917 --> 00:04:57.130
以前ほとんど見られなかった部品が
どのような自動車にも装着されています。

00:04:57.130 --> 00:05:00.592
このほとんどはミリ波の
周波数で作動します。

00:05:00.592 --> 00:05:04.679
高周波でゲインを得るには
fT が高いデバイスが必要です。

00:05:04.679 --> 00:05:08.266
通常、これは低周波でのゲインが
高いことも意味します。

00:05:08.266 --> 00:05:13.563
このビデオシリーズで紹介するように
ゲインは不安定性の必須コンポーネントです。

00:05:13.563 --> 00:05:17.234
ゲインが高いと安定性問題が発生する
可能性が高まります。

00:05:17.234 --> 00:05:19.819
業界で発生している別のことは

00:05:19.819 --> 00:05:22.906
システムの複雑さが
進んでいるということです。

00:05:22.906 --> 00:05:24.908
その例は商業用セル部門です。

00:05:24.908 --> 00:05:30.580
4Gシステムの信号には1つのアンテナと
1つの送信経路のみが必要です。

00:05:30.580 --> 00:05:33.500
5Gにはフェーズドアレー
MIMOシステムがあります。

00:05:33.500 --> 00:05:37.003
1つの送信チェーンの代わりに
複数のチェーンがあります。

00:05:37.003 --> 00:05:42.008
システムの複雑さと規模は、桁違いに拡大します。
システムを構成する回路にとって、

00:05:42.008 --> 00:05:44.469
これは何を意味するのでしょうか？

00:05:44.469 --> 00:05:46.972
さらに統合する必要があります。

00:05:46.972 --> 00:05:49.140
集積化とはカップリングを意味します。

00:05:49.140 --> 00:05:52.477
機能ブロックがより密に
詰め込まれているからです。

00:05:52.477 --> 00:05:57.023
カップリングはフィードバックをおこす
不安定性の必須項目です。

00:05:57.023 --> 00:05:59.859
これはこのビデオシリーズで紹介します。

00:05:59.859 --> 00:06:02.320
このトレンドは
ゲインとフィードバックを大きくして

00:06:02.320 --> 00:06:05.490
安定性の問題を
複雑化させています。

00:06:05.490 --> 00:06:06.992
ラボ内で解決することはもうできません。

00:06:06.992 --> 00:06:10.662
どうするべきかをデザイン上で
考えなければなりません。

00:06:10.662 --> 00:06:13.665
先ほど私はKファクタ解析に
ケチを付けました。

00:06:13.665 --> 00:06:16.501
安定性を特性評価するより良い
アプローチがあるかもしれません。

00:06:16.501 --> 00:06:19.963
カタログをご覧になれば、多くの
アプローチが存在することが分かるはずです。

00:06:19.963 --> 00:06:24.551
その多くは設計エンジニアにとっての
パラドックスのようなものです。

00:06:24.551 --> 00:06:29.347
ここで紹介した各方法には
設定、起動、そして解析が必要です。

00:06:29.347 --> 00:06:32.267
問題は、どれを
使用するべきかということです。

00:06:32.267 --> 00:06:33.727
このことはビデオシリーズで説明します。

00:06:33.727 --> 00:06:37.814
また代替方法である
新しいプローブも紹介します。

00:06:37.814 --> 00:06:43.278
これはほとんどの解析手法を
付加的努力なしで行うことを可能にします。

00:06:43.278 --> 00:06:47.532
このプローブはWSプローブと呼ばれ
同僚のTom Winslowが開発しました。

00:06:47.532 --> 00:06:52.537
彼はMACOMの名誉フェローであり
キーサイトツールの使用者でもあります。

00:06:52.537 --> 00:06:56.249
このプローブを使ったひとつの
シミュレーションを紹介します。

00:06:56.249 --> 00:07:01.087
これは様々な安定性性能指数の
他の28の個別シミュレーションに

00:07:01.087 --> 00:07:05.467
一致する結果および各テストベンチ
および設定を提供します。

00:07:05.467 --> 00:07:06.843
これは少しフライングです。

00:07:06.843 --> 00:07:09.137
まず基礎を理解する必要があります。

00:07:09.137 --> 00:07:11.598
これは2つ目のビデオで説明します。