高周波リレーの用語について

お客様からいただいた質問をもとに、高周波リレーの用語についてご紹介します。今回ご紹介する4つの用語は、一般用リレーとはまた違った、高周波リレーの特性を理解するために知っておきたい基本事項となりますので、ぜひ仕様を確認する際の参考にしていただければと思います。

高周波回路には、一般用リレーではなく高周波リレーが必要です。高周波回路では、一般的なリレー特性のほかに高周波特性が要求されます。ご質問いただいた「アイソレーション」と「インサーション・ロス」に加え、高周波リレーの特性の基本事項となる用語「リターン・ロス」および「VSWR」についてもあわせて解説します。

1. アイソレーション

アイソレーションは、一般的なリレーの絶縁抵抗に相当します。高周波においては接点が開いているときにも、接点間で信号の漏れが発生します。アイソレーションは、この意図しない信号の漏れの程度を指し、入力電力「Pin」と漏えい電力（出力電力）「Pout」の比です。dB（デシベル）を用いて表示されます。

アイソレーションの値は図1の計算式で得られます。値が大きいほど漏れが少なく、よい特性を示します。
周波数が大きくなると漏れが大きくなり、アイソレーションの値は小さくなります。

通常、アイソレーションは同極間のことをいいますが、接点構成が2cタイプ（切替接点が2つあるもの）の場合は、2接点のスイッチングを行うことが一般的なので、異極間においても、アイソレーションは重要な特性になってきます。

例）10dB＝1/10の漏れ（10％の信号の漏れ）
　　20dB＝1/10²の漏れ（1％の信号の漏れ）
　　30dB＝1/10³の漏れ（0.1％の信号の漏れ）
　　60dB＝1/10⁶の漏れ（0.0001％の信号の漏れ）

2. インサーション・ロス

インサーション・ロスは「挿入損失」とも呼ばれ、一般的なリレーの接触抵抗に相当します。高周波においては、接点が閉じているときに、接点間で信号の損失が発生します。この信号の損失の程度をインサーション・ロスといい、こちらも入力電力「Pin」と出力電力「Pout」の比で、dB（デシベル）を用いて表示します。
インサーション・ロスの値は、図2の計算式で得られます。値が小さいほど損失が少なく、よい特性を示します。周波数が大きくなると損失が大きくなります。インサーション・ロスの値も大きくなり、効率よく作動していないことになります。

例）0.1dB＝約2％の信号の損失
　　0.2dB＝約5％の信号の損失
　　1.0dB＝約20％の信号の損失

3. リターン・ロスについて

高周波回路においては、信号が一方向に流れるとは限りません｡インピーダンスの不整合があると、信号はその地点で反射します。
インピーダンス（交流回路での抵抗のこと）の不整合は、図3と図4を水道管として例えながらご覧いただくとわかりやすいでしょう。水道管の太さ（インピーダンス）が、図4のように途中で変わると水（信号）はスムーズに流れません。信号は反射し、大きなノイズの発生源になります。このように高周波回路では、インピーダンスの整合が重要なポイントとなります。なお、一般的なリレーに反射に相当する特性はなく、高周波リレー特有のものです。

この、信号の反射の程度をリターン・ロスといい、接点ON時の入力電力「Pin」と反射電力「Pref」の比で、こちらもdB（デシベル）で表示します。
リターン・ロスの値は、図5の計算式で得られます、値が大きいほど反射が少なく、よい特性を示します。周波数が大きくなると反射が大きくなり、リターン・ロスの値は小さくなります。反射が大きくなると当然正確な信号伝達ができないので、インサーション・ロスの値が大きくなるという弊害も発生します。

例）10dB＝1/10の反射（10％の信号の反射）
　　20dB＝1/10²の反射（1％の信号の反射）
　　30dB＝1/10³の反射（0.1％の信号の反射）
　　60dB＝1/10⁶の反射（0.0001％信号の反射）

4. VSWRについて

反射の程度を表すもうひとつの特性としてVSWRがあります。VSWRは「Voltage Standing Wave Ratio」の略であり、「電圧定在波比」とも呼ばれています。
このVSWRの値は1に近いほど反射が少なく、よい特性を示しています。周波数が大きくなると反射が大きくなり、VSWRの値は大きくなります。そして、VSWRにはリターン・ロスと図6のような関係式があります。

例）VSWR：1.1＝リターン・ロス：約26dB
　　VSWR：1.2＝リターン・ロス：約21dB
　　VSWR：1.5＝リターン・ロス：約14dB

高周波リレーの反射の程度は、リターン・ロス、VSWRの2種類の表現を用います。

いかがでしたでしょうか。今回は、高周波リレーの特性と用語について解説しました。
一般用リレーにはない特性ですので、高周波リレーをご使用の際には、ぜひこれらの用語を参考にしていただければと思います。