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OnTrack Newsletter February 2018 OnTrack Newsletters OnTrack Newsletter February 2018 On Track Newsletter 2018年2月 第1巻第11号 Altium® On Trackニュースレターの2月号をお届けします。この業界において、次世代のPCB設計者の育成に関する懸念が湧き上がっており、そしてその懸念には妥当な根拠があります。現在のPCB設計者のうち50%は約10年以内に引退すると推定されており、これは憂慮すべき統計です。 私は、ちょうど1年前にAltiumに入社して以来、次世代を担う新しい設計者とテクノロジーについて、数多くの兆候を全世界で目撃してきました。 今月のニュースレターでは、このような例を2つご紹介しましょう。ロックスターとスーパーヒーローでは、フロリダ大学の修士コースでNSF出資の研究所に参加し、天文についての経験を積んだ後、18か月前にNASAに就職した、James MacKinnon氏を紹介します。 スタートアップスナップショットでは、FIRSTロボット工学コンテストで部分的に子供たちにより発案された、新しく新奇なロボット工学アプリケーションについて解説します。 On Trackビデオシリーズでは、今回もJohn Magyarがホワイトボードの前で、組み込みのアクティブおよびパッシブコンポーネントについて解説します。 最後に、今月の目玉として、皆様の頭を鋭くし、情報通になれるよう、いくつかの素晴らしい頭の肥やしと地域ニュースを紹介します。 On Trackでいつも最先端の情報をご覧ください! Judy Warner
組み込みRF設計: セラミックチップアンテナと基板トレースアンテナ 組み込みRF設計: セラミックチップアンテナと基板トレースアンテナ 過去数年間にわたってカフェの文化は大幅に進化しており、新しいカフェの多くでは、店に何か独創的な工夫を加える新たな方法を探し求めています。カフェと本屋を組み合わせたり、特定地域のコーヒー豆の技術を持つバリスタを抱えるグルメ向けコーヒー、さらには猫カフェなどの変わり種も出現しました。 しかし、結局のところ、カフェの客が求めているのは飲み物や軽食を口にする、友達と会って話をする、またはオフィスや家庭の外で何かの仕事を片付けることです。表面的な飾り付けで店を際立たせることもできるかもしれませんが、主要な概念は比較的変化しないものです。これは、プリント基板部品の選択肢の決定とよく似ています。 長年にわたるロボティクス、AI、IoT開発とともに、小型、高性能、低コストの組み込みRFトランシーバー ソリューションに対する需要は増え続けています。設計者がセラミックチップと基板トレースのどちらのアンテナタイプを選択するかを左右する主要な要因がコスト、基板レイアウト、専門技術であることは依然として変わりません。 基板アンテナ: 使用周波数範囲の確認 従来は、設計技術者はより信頼性の高いトレースアンテナについて 目的の周波数範囲と出力のトレードオフを検討していました。今日の組み込みアンテナのハードウェアは、400MHz~5.5GHzの間の特定の帯域で動作するように割り当てられています。セラミックアンテナの実装がより信頼性が高く、安価で、使いやすくなるにつれ、この競争は過熱しつつあります。 実際には、製造前に設計者が基板設計CADでプリント基板上に配置する単純なワイヤトレースの費用はわずかなものです。トレースアンテナは低コストであるにもかかわらず、依然としてセラミックチップアンテナが好まれることはよくあります。セラミックチップアンテナによって得られる小型化、実装の容易さ、環境からの干渉に対する耐性の高さがコストを相殺する場合があるためです。 基板トレースアンテナ 基板トレースアンテナは、特に小型で高信頼度の実装において、設計、実装、調整が難しいとされています。ワイヤアンテナと同様、トレースアンテナのサイズは目的の帯域幅の周波数で決まります。例えば低い周波数では、信号を共振させるにはトレースアンテナの長さをより長くする必要があります。 セラミックチップアンテナと比較して、基板トレースアンテナには次のような利点があります。 トレースアンテナは製造プロセスでプリント基板に組み込まれる 最適に調整した場合、トレースアンテナはネットワークの信頼性と信号強度を高めると同時に広い帯域幅で動作できる トレースアンテナは薄型である 基板トレースアンテナの欠点を以下に示します。 特に低い周波数で、設計が困難である。基板レイアウトの変更の影響を非常に受けやすく、変更するごとに調整が必要となり、場合によっては製造のやり直しが必要 セラミックチップアンテナよりもはるかに多くの面積を必要とする。特に低い周波数の設計ではこの問題が顕著である。多くの基板面積が占有されるため、設計のコストが増大する トレースアンテナは、環境からの干渉の影響を非常に受けやすい 基板トレースアンテナは、製造後に設計者が物理的な変更を加えることができません。変更が必要な場合、ユーザーは設計を変更してから基板を再度製造する必要があります。基板アンテナはサイズが大きくなる可能性があり、設計/調整プロセスに時間を要する(通常、シミュレーションソフトウェアや大規模なテストが必要です)という性質が、基板の設計者が基板アンテナの代わりにセラミックチップアンテナを使う動機となる場合があります。
James MacKinnon氏のNASAまでのキャリアパス OnTrack Newsletters James MacKinnon氏のNASAまでのキャリアパス Judy Warner: Jamesさん、ご自身の学歴と、どのようにしてPCBの設計を習得したかを教えてください。 James MacKinnon: フロリダ大学の3年と4年のとき、ごく単純なPCBの設計が必須の授業がありました。基本的に、このクラスの単位を取れないと卒業できません。それに電気工学のクラスだったので、PCBの製作が求められたのです。3年生の設計課題は単純な回路でした。ですが、4年生になると、かなり複雑な回路を作らされます。このような経緯で、私はPCBの設計とAltium Designerに出会ったわけです。 Judy Warner: 実質的に、大学である種の基板設計の基礎を教えてもらったということですか。なかなか珍しいケースですね。 James MacKinnon: ええ、そうなんです。「基礎」という言葉はいい表現ですね。3年生の授業では、非常に単純な回路のレイアウトが課されました。そのときの回路には、単純なマイクロプロセッサーの、たぶんI/Oラインが含まれていました。私が作成したのはモーターコントローラーだったので、PWMラインでした。授業では、プログラムの使い方、単純な2層基板の設定方法や基本的な配線方法を教えてもらいました。4年生のときの設計では、高速配線、複雑なアナログ設計、インピーダンス整合など、より複雑な要素を扱いました。授業では、基板設計のさまざまな側面について学ぶ講義の時間があり、そこから色々なことを教えてもらいました。とはいうものの、実際には、修士号を取って初めて、本格的な基板設計やAltium Designerの多岐にわたるツールについて習得できました。 Altium Designerは、学部の授業で使用されていたので、修士課程でも使用したのだと思います。私は、フロリダ大学で学士と修士の両方の課程を履修したので、学部で使用したさまざまな器材や習得内容を修士課程で活用することができました。電気工学科が必要なライセンスを取得していたので、誰でも使用できました。修士課程では、CHREC( Center for High-Performance Reconfigurable