ISM band(ISMバンド)

無線通信測定に関する翻訳に、ISM band(ISMバンド)という言葉がよく出てくる(例えば、無線測定のためのリアルタイム解析手法のp5の図1)。ISMは、Industrial, Scientific and Medicalの略で、ISMバンドは産業、科学、医療用機器(電子レンジ、医療用温熱装置、マイクロ波乾燥機など)に割り当てられた周波数帯域のことであり、免許不要で使用できる。

日本では、ISMバンドとして、2.4GHz帯や5GHz帯などがある。特に、2.4GHz帯は、ISM機器以外に、コードレス電話、無線LANBluetoothZigBeeなどの小電力データ通信システムにも利用されている。このように、さまざまな機器がこの周波数帯を利用しているので、干渉しやすく、通信が不安定になる。このような干渉の問題を防ぐために、周波数ホッピングやスペクトラム拡散などの技術が使用されている。

日本における電波の使用状況については、以下を参照。

総務省電波利用ホームページ > 電波監理の概要 > 周波数割当て・公開 > 周波数の公開 > 我が国の電波の使用状況 > 使用状況の詳細(平成25年10月現在)一括ダウンロード (325KB)

2.4GHz帯の干渉の問題については、以下を参照。

干渉を起こさない2.4GHz帯ワイヤレス通信を実現する―ノイズ発生のメカニズムとDS-SSスペクトラム拡散方式による干渉の回避

window function(窓関数)

スペクトラム解析に関する翻訳に、window function(窓関数、ウィンドウ関数)という言葉がよく出てくる(例えば、ロングメモリ・オシロスコープのFFT機能を使用したスペクトラム解析のp6)。

図1

図1


任意の時間領域の信号のフーリエ変換は、その信号を時間に対して-∞から+∞まで積分して求めるが、離散フーリエ変換(FFT)では、積分区間を有限区間で打ち切り、それを離散化する。このため、図1のように、有限区間で打ち切った部分の周期的な繰り返しとして元の信号が表わされる場合は(有限区間で打ち切った部分が周期の整数倍であれば)、フーリエ変換の結果とFFTなどの離散フーリエ変換の結果は一致する。
図2

図2


しかし、FFTを行なう場合、データの取り込み区間(有限区間で打ち切きった時間データ)が元の波形の周期の整数倍と正確に一致することはまれである。周期の整数倍と一致しない時間データをFFTすると、その結果である周波数応答に過渡現象(誤差)が生じる。このようにして生じた誤差を「時間窓」による誤差という。この原因は、有限区間で打ち切った時間データの繰り返しとして元の波形を構成すると、有限区間の時間データの最初と最後の継ぎ目の部分で波形が不連続になるからである(図2の上の部分)。この影響を少なくするために、有限区間の時間データに、有限区間以外でゼロとなる関数を掛けて、有限区間で打ち切った時間データの最初と最後の部分がゼロになるようにする(図2の下の部分)。有限区間以外でゼロとなるこのような関数を窓関数と呼ぶ。
図3

図3

窓関数として、ハミング窓、ハニング窓、フラットトップ窓などがある。

窓関数については、以下を参照

(株)小野測器のホームページ > サポート > 小野測器技術レポート > FFTアナライザについて7.FFTと時間窓(ウィンドウ)

sensitivity analysis(感度解析)

回路シミュレーションに関する翻訳に、sensitivity analysis(感度解析)という言葉がよく出てくる(例えば、ADS統計解析による、IC歩留まりの向上)。

回路は、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、コイルなどのさまざまな部品で構成されている。これらの部品の特性(抵抗なら抵抗値、コンデンサなら容量値)は、一定の値ではなく、製造工程、温度変化、経年劣化などにより公称値の回りでばらついた値になる。このような個々の部品の特性値のバラツキが、回路全体の性能特性(例えば、増幅回路なら増幅率)にどの程度の影響を与えるかを解析するのが感度解析である。感度解析を行うことにより、この部品は回路性能に大きな影響を与えるのでバラツキの少ない高価なものを使う必要があるとか、この部品はバラツキが大きい安いものを使えるかがわかったり、部品のバラツキの影響が少ない回路構成に根本的に変える必要があるかどうかの判断材料になる。

感度解析については、以下を参照

Analyzing circuit sensitivity for analog circuit design(英語サイト)

ZigBee

無線通信測定に関する翻訳に、ZigBeeという言葉がよく出てくる(例えば、Agilent N4010A 無線コネクティビティ・テスト・セットによるIEEE 802.15.4/ZigBeeの測定)。Zigbeeという言葉は、ミツバチ(Bee)が蜜を求めてジグザグ(Zigzag)に飛び回って仲間に情報を伝えることから作られた造語である。

ZigBeeは、家庭、オフィス、工場などの防災、防犯や温度、照明の管理を目的に、さまざまな場所に分散したセンサやスイッチが、アクセスポイントを介さなくても複数の機器と通信/中継が可能なアドホックな(自律分散型)ネットワーク機能を持つようにデザインされた近距離無線通信技術である。Bluetoothや無線LANに比べて、通信速度は最大250kbpsと遅いが、低消費電力で導入コストが安く、電源オン操作(スリープ)からの復帰が非常に速く、同時接続数は、Bluetoothの最大7個や無線LANの最大32個に比べて、65,535個と非常に多いという特長がある。

また、ZigBee RF4CE(Radio Frequency for Consumer Electronics)という規格をパナソニックやソニーなどが策定している。テレビなどのAV機器の赤外線リモコンでは、その方向に向けたり、間に障害物がないことが必要だが、ZigBee RF4CEでは電波を利用して無指向性リモコンを実現できる。スリープからの復帰が非常に速いことから赤外線リモコンと同様の応答時間も実現でき、電池寿命も赤外線リモコンの10倍程度が期待されている。

Zigbeeについては、以下を参照。

初歩のZigBee [ZigBeeとは?]

注力市場から見るこれからのZigBee活用