Learning RF transformer circuits by SPICE

    There is no doubt that RF transformer circuits are very important for impedance matching of antennas and RF signal processing on analogue circuits. However, understanding these transformer circuits is not easy because we need to consider reactance behaviours on radio frequency very well and we also have to know how to make it by winding coils on ferrite cores. So we need to understand concrete winding methods too. The characteristics of ferrite cores are also complicated. There are some textbooks to understand RF coils including ferrite characteristics but only reading textbooks is not perfect for practical application. We need another better methods to confirm the response of circuits with RF transformer. I think the reason why RF transformer circuits are not easy for many radio hobbyists is that we don't have enough electric instruments like oscilloscope etc. and it is true that we also don't have enough time to do experiments using "real" RF coils. Making real RF coils is time-consuming and bothersome for just only experiments.
     I decided to use SPICE software to simulate RF transformer circuits. I would like to learn typical RF transformer circuits by using SPICE. SPICE is free! After downloading the software of SPICE, I could simulate an RF transformer circuit within 1 hour. SPICE is very easy to use. Happy simulation!

  RFトランス回路は、空中線のインピーダンスマッチングやアナログ回路における高周波信号処理には非常に重要であることは疑いの無い事ですが、このRFトランス回路をちゃんと理解するのは簡単ではないですよね。（少なくとも私にとっては簡単ではありません。）なぜなら、高周波におけるコイルの振る舞い等を熟知していなければなりませんし、実際にフェライトコア等にどのようにコイルを巻くのかについても知っていなければなりません。フェライトコアの特性も結構複雑です。いくつか教科書はありますが、単に教科書を読むだけでは、実際の回路製作等への応用には不十分です。自分が設計したRFトランス回路の応答等を確認できるより良い術が必要です。無線を趣味にしている私を含む多くの方々にとって、なぜこのRFトランス回路が鬼門なのかというと、やはりそれは、回路を測定するためのオシロスコープ等の測定器を充分に所有していないということがあるかと思います。さらにまた、本物のコイルを作って、それを用いて実験をする充分な時間が無いのも正直なところだと思います。実際にコイルを巻いて、それを使って測定系を組んで、実験をするのはとても時間がかかりますし、単に実験するだけのためにコイルを作るのは結構面倒なことですよね。そこで、私は、SPICEを使ってRFトランス回路の勉強をすることにしました。SPICEは無料ですからね。さっそくSPICEをダウンロードした後、1時間程度で、練習がてら適当に組んだRFトランス回路のシミュレーションがさっそくできるようになりました。SPICEはとても使いやすいですね。 ただ、ここにも書いてあるとおり、シミュレーターで上手くいったからといって、シミュレーター通りの動きに実際の回路がなるかというと、浮遊容量だとか、インダクタンスがある周波数以上ではキャパシタンスになってしまうなど、そうは問屋が卸さないわけで..。シミュレーターは新しい回路の方式を考案した際に、手早く短時間でその効果を検証したり問題点を把握したりできる「アイデアを試すツール」、回路の動作やパターンを利用した高周波部品の振る舞い、インピーダンス整合などを学ぶための「学習ツール」として使うのが適切なようです。またシミュレーション結果を鵜呑みにせず、理論的にもきちんと腹に落とすことが大切ですよね。Happy simulation!