インピーダンス(Impedance)

インピーダンス(Impedance) は、システム回線設計におけるコネクタの要素として非常に重要な電気的特性の一つです。

特に高周波信号が扱われる場面では、インピーダンスを適切に制御することが通信の品質やシステム全体の性能を確保するための鍵となります。

インピーダンスとは?

インピーダンスとは、交流電気回路の電圧と電流の比を示します

これには、以下の要素が含まれます。

抵抗(R): 電流の流れを妨げる純粋な抵抗成分。
リアクタンス(X): 信号周波数に依存して変化する成分(コンデンサやインダクタによる影響)。

インピーダンスは、単位「オーム(Ω)」で表され、直流回路では抵抗値に相当しますが、交流回路では周波数や回路特性によって複雑に変化します。

コネクタにおけるインピーダンスの役割

信号品質の維持
インピーダンスの不適合が起きると信号の反射が発生し、システム通信エラーや速度低下の要因となります。

信号の整合性(インピーダンスマッチング)
ケーブル、コネクタ、回路間でインピーダンスが一致していることが重要で、これにより信号のエネルギー損失や反射を最小限に抑えられます。

高周波信号伝送
高速データ通信や高周波数信号を扱う場合、インピーダンスの適切な管理が特に重要となります。

インピーダンスがシステム設計に与える影響

反射(Reflection)
インピーダンスの不適合が起きると、信号の反射が発生し、信号伝達ロスの原因となります。

クロストークの増加
不適切なインピーダンス設計は、隣接するピン間での干渉(クロストーク)を助長する可能性があります。

コネクタ設計におけるインピーダンス制御の方法

材料の選定
絶縁体の誘電率がインピーダンスに影響するため、適切な材料を選定します。

差動伝送でのペア設計
差動信号を伝送するペア間の距離や対称性を最適化することで、インピーダンスを管理します。

コネクタのインピーダンス仕様例

以下は、用途に応じた一般的なインピーダンスの仕様例です。

差動通信(Ethernet, USB等): 100Ωまたは90Ω。
同軸通信(LVDS, SerDes等): 50Ω。

インピーダンスが重要な理由

インピーダンスは、コネクタを含む通信経路全体での信号品質を決定する重要な要素です。

特に高速通信領域ではインピーダンスの整合が信号の正確な伝送やシステム全体の性能向上に直結します。

ローゼンバーガーでは、様々なテストを実施・データ収集をし、コネクタに最適な数値を設定されてます。

目次

関連商品

関連用語

監修者

1990年~車載アンテナメーカーである株式会社ヨコオに入社。衛星通信機器の電気設計及びセラミックアンテナ及びフィルターの設計に従事し、その後車載通信機器事業部の電気設計管理職となり主に車載アンテナの開発を遂行。2018年~高周波コネクタ製品のトップシェアメーカーであるローゼンバーガーの日本法人であるローゼンバーガー・オートモーティブ・ジャパン合同会社に転職し、車載通信機器の開発で培った知識を生かし、マネージャーとして各OEM及びTier1へ製品の市場導入サポートを行っています。

目次