高周波用に設計された小型の部品が必要

第５章

高周波/ワイヤレス回路の部品の選び方
部品から見た高周波と低周波の境目

5−1

高周波に使う部品は形状やサイズが重要
Z100k

リード100kΩ
62kΩ
リード0.2p

Rf10MHz（a）外観（a）RC 並列の場合

LOL50Ω 10nH80Ω50Ω

1k（b）LR 直列の場合
1GHzCO（b）等価回路

L のインピーダンス ZL ＝ 2πfL
R のインピーダンス ZR ＝ R
合成インピーダンス Z は，
Z ＝ ZL 2＋ ZR 2RZ
RC

C のインピーダンス ZC ＝1/（2πfC ）R のインピーダンス ZR ＝ R
合成インピーダンス Z は，
/ ZC 2＋ ZR 2）
Z ＝ ZC 2 ZR 2（f

図 1 − 3 寄生容量や寄生インダクタンスを含めた抵抗のインピーダンスの求め方

図 1 − 2 抵抗値とインピーダンスが一致しなくなる周波数が高周波

10nH
0603

1608
1005

0.2pF
（c）1/4W型での例[図 1 − 1抵抗の等価回路

3216

2012（a）チップ抵抗

φ2.3
横に実装したほうがリード・インダクタ
ンスが小さくなる

縦に実装するときは長いリードをグラウンド側にする
6.35（b）リード型1/4W

図 1 − 4 チップ部品とリード部品の大きさの比較（実物の 4 倍に拡大）

図 1 − 5 高周波回路では実装の方法も特性に影響する● プリント基板上は波長が短くなる［解説］

プリント基板のように，誘電体上に配線がある場合は単純にはいきません．誘電体内あるいはその近辺で低周波と高周波の分け方は，具体的には二つの考え方があります．

は，電気信号の速度が低下（比誘電率の平方根に反比例）しますので，そのぶん波長は短くなります．

● 寄生リアクタンスを無視できない周波数のことよく使われるガラス・エポキシ基板の比誘電率は部品の持つ寄生リアクタンスを無視できない周波数が高周波，という考え方です．

4.8 程度ですから，基板上にある配線では，3 GHz の波長は 45 mm（100/√4.￣8）になります．つまり，3 GHz抵抗の等価回路は図 1 − 1 のように表せます．1/4W型のリード型炭素皮膜抵抗器では，寄生容量 C 0 がを扱うときには，基板上で 5 mm 程度の配線長や部品寸法があると，もう無視できないのです．

0.2 pF 程度，寄生インダクタンス L0 が 10 nH 程度です．

● 高周波に使う抵抗/コイル/コンデンサの選び方

これらの寄生素子により，周波数が高くなると，抵抗の持つインピーダンスは抵抗値と変わってきます

寄生リアクタンスの大きさと波長に対する部品寸法から，使用できる周波数に制限を受けます．

（図 1 − 2）．100 kΩの抵抗を使った回路にとっては，10 MHz は高周波であり，50 Ωの抵抗を使った回路に寄生リアクタンスは部品の物理寸法に比例するので，小さい寸法の部品が良いことになります．

とっては 1 GHz は高周波になります．
コイルやコンデンサを含むインピーダンスを求める

1005（1.0 × 0.5 mm）や 0603（0.6 × 0.3 mm）のチップならば，UHF 帯（300 M 〜 3 GHz）まで，寄生リアク

ときは，ベクトル合成する必要があります（図 1 − 3）．

タンスをあまり意識せずに使用できます（図 1 − 4）．

● 部品や配線の寸法を無視できない周波数のこと
もう一つの考え方は，波長に対して部品の寸法が無● リード部品も工夫すれば使えるリード付き部品を使用するときは，リード線をでき視できなくなる周波数が高周波，というものです．
たとえば，3 GHz の波長は 10 cm ですから，これよるだけ短くする，などの実装上の工夫が必要です（図1 − 5）．

り十分小さい寸法（1/10 以下）
であれば無視できます．

〈藤田 昇〉

2006 年 11 月号

149CH 特性など温度特性が補償された表面実装品を選びパターンを短く

5−2

高周波フィルタ回路に使うコンデンサの選び方

L1100

負荷直流カット用50Ω

L2C41000p

33nH33nH

C1C2C318p

27p18p50Ω

C 1，C 2，C 3：CH特性セラミック・コンデンサ
C 4：B特性セラミック・コンデンサ
図 2 − 1 300 MHz のロー・パス・フィルタ

101p

10p

共振周波数を高くするには，容量を小さくする

1共振周波数を決めているインダクタンス
100m はリード長やパターンで決直列共振によりインピーダンスが低まり，容量にくなる点がある．この周波数より十は依存しない分低い周波数でしか使えない
10m
1M
10M
100M
1G
6G
周波数［Hz］

図 2 − 2（1）Z周波数の上限を決める直列共振周波数

1040
バイアス電圧に対しても安定

5CH0PHRHSHTH
W−5020 40 60
温度［℃］（a）温度補償型

2080 100 120 140

B特性 50V

0−20−40−60−80

温度に対して安定−10−60 −40 −20

静電容量変化率［％］

静電容量変化率［％］100p1000pF
インピーダンス［Ω］

信号源

F特性 50V
容量変化がとても大きくフィルタには使えない．
直流バイアスでも容量変化する−100−60 −40 −2002040
温度［℃］（b）高誘電率系

6080100

図 2 − 3（1） CH 特性と B 特性は温度特性が良く容量値が変化しない［解説］

Z容量が 10 pF 以下を選ぶときは許容差に注意

図 2 − 1 は 300 MHz までの周波数を通過させ，不要周波数が高くなって容量が 10 pF 程度以下を使うしな成分を落とすための LPF 回路です．
高周波帯域を扱うときによく使われているのは，小かない場合，許容差が大きくなるので注意が必要です．
Z容量変化の小さい CH 特性と B 特性を選ぶ型で高周波特性の良いセラミック・コンデンサです．
● 高周波のフィルタに使うコンデンサに必要な特性

図 2 − 3 はセラミック・コンデンサの温度特性です．
図 2 −（3 a）の温度補償系のものに比べて，図 2 − （3 b）¡高周波での損失が少ないの高誘電率系のものは温度による変化が大きく，直流¡自己共振周波数が高い¡容量誤差が少ない

電圧や信号レベルによる容量変化も大きくなります．
容量の小さいものは温度で変化しない NP0（ CH，¡温度特性が良い● 自己共振周波数の高いコンデンサを選ぶ

CJ，CK）
特性，容量が大きい場合は B 特性を使います．
● 表面実装で小型の部品を選びパターンを短く

図 2 − 2 に示すように，コンデンサは，自己の容量と電極の長さを主因とする直列共振を起こします．

共振周波数はリード線やパターンが加わるとさらに低くなります．表面実装品から小型で特性の良いもの

フィルタの通過域や減衰域に比べ共振周波数が十分を選び，実装するパターンの長さを極力短くします．

高くないと目的の特性が得られません．
● 誤差が小さく容量値が安定なコンデンサを選ぶ

C 4 のようなカップリング・コンデンサやバイパス・コンデンサの容量は，使用する周波数帯でインピ許容誤差，温度や直流電圧による変化はフィルタの特性に直接影響を与えるため，安定で誤差の少ないもーダンスが低くなるものを選びます．のが必要です．

150〈広畑 敦〉

D引用文献D（1）チップ積層セラミックコンデンサ，㈱村田製作所，2005．

2006 年 11 月号