Dlaczego elementy RF i kable są wciąż tak duże?

Wraz z pojawieniem się układów scalonych w ostatnich dziesięcioleciach obwody zmniejszyły się wykładniczo z upływem czasu. Wygląda jednak na to, że komponenty i połączenia RF, z kablem koncentrycznym SMA, złączami i komponentami, jak ten poniżej, są wciąż duże i duże:

Dlaczego się nie skurczyli? Dlaczego nie można zmniejszyć wymiarów kabla koncentrycznego, jak widać z boku tego wzmacniacza?

Dlaczego nie można zmniejszyć wymiarów kabla koncentrycznego, jak widać z boku tego wzmacniacza?

Wszystko sprowadza się do charakterystycznej impedancji kabla:

Jeśli podasz liczby, aby uzyskać grubość środkowego przewodu (d), która nie jest niewykonalnie mała, wymiar D nie może być zbyt niski. Na przykład, jeżeli d = 1 mm, to dla względnej przepuszczalności wynoszącej 2,2, D musi wynosić około 3,4 mm, aby uzyskać impedancję charakterystyczną 50 omów. Na tym polega grubość ekranu i plastikowa powłoka zewnętrzna.

Liczby te zmniejszają się ratiometrycznie, ale wyobraź sobie, że masz środkowy przewodnik o średnicy 0,1 mm - jak niezawodne to będzie i ile prądu może on przenosić?

W przypadku układów 75 omów i środkowego przewodu 1 mm wymiar D musi wynosić 6,5 mm (względna przepuszczalność 2,2).

Impedancja charakterystyczna jest ważna na wypadek, gdybyś nie był tego świadomy.

Ponieważ cele nie są takie same, porównujesz kosiarkę z helikopterem szturmowym.

Układy scalone i komponenty ogólnie zmniejszyły się ze względu na ulepszenia procesów produkcyjnych i techniki pozwalającej na wytwarzanie mniejszych komponentów i poprawę obciążania lub zużycia energii.

$\Omega$

Sygnały RF w obwodach nie są przenoszone przez kable SMA, ale zwykle za pomocą linii mikropaskowych lub inną zminiaturyzowaną techniką, ale kosztem wyżej wymienionych właściwości (niezawodność itp.)

Oprócz impedancji wspomnianej w innych odpowiedziach: Ponieważ nie są one konieczne, innymi słowy, nie ma dużego popytu na rynku.

Mam na myśli głównie takie przedmioty, jak te, które pokazałeś. Najczęściej znajdują się (jeśli nie dla niektórych) wyłącznie w środowiskach laboratoryjnych lub prototypowych, w których jakość i użyteczność są cenione bardziej niż wielkość. A jeśli otworzysz pokazany tam trójnik, zobaczysz, że za 100 dolców to już kosztuje, jest już dość mały i ma dość duży zasięg (do 12 GHz), z którym musi współpracować.

Jak powiedział Andy, impedancja w dużej mierze dotyczy fizycznych relacji między przewodnikami, nie tylko w postaci koncentrycznej, ale także na płytce drukowanej i do pewnego stopnia z komponentami.

Zapewnienie większej ilości miejsca na poruszanie się dla elementów klasy laboratoryjnej jest o wiele ważniejsze niż posiadanie ich w możliwie najmniejszym rozmiarze. Również w przypadku niektórych marginesów cenowych prawdopodobnie prawdopodobnie będziesz mógł wymienić bezpiecznik / TVS / jakąkolwiek ochronę, która w nim pękła, zamiast kupować nowy, jeśli go nie obchodzisz.

Wynika z tego również, że dla tego rodzaju urządzeń koncentryczny UFL jest nonsensem, ponieważ nic ci nie zyskuje.

Jeśli jednak rozejrzysz się po nowoczesnym sprzęcie konsumenckim, zobaczysz wiele maleńkich kabli koncentrycznych UFL (używa ich każdy laptop lub router z obsługą Wi-Fi), ale nie musisz być przydatny w szerokim paśmie, a to ma znaczenie jeśli dopasujesz cechy w bardzo wąskim paśmie.

Stosunek średnicy wewnętrznej do zewnętrznej jest ustalany na podstawie pożądanej impedancji charakterystycznej i zastosowanych materiałów. W przypadku niskich strat przy niskim odbiciu chcesz ściśle kontrolować ten współczynnik.

Możesz zmniejszyć koncentryczne, ale trudniej jest ściśle kontrolować stosunek wielkości, strata na metr kabla wzrasta z powodu wyższej rezystancji, a sprzęt staje się mniej wytrzymały.

Mówiąc o solidności, jeśli chcesz mieć gruby kabel o niskiej stratności, to chcesz mieć duże złącze do niego dołączone. Gruby kabel z małym złączem na końcu to przepis na zrywanie rzeczy.

W środowisku laboratoryjnym lub przemysłowym solidne generalnie bije małe. Nie chodzi tu tyle o podłączanie i odłączanie danego kabla, ale o nieumyślne przyłożenie do niego sił podczas pracy nad innymi przedmiotami w okolicy.

Możesz zmniejszyć całkowity rozmiar systemu, umieszczając więcej rzeczy na jednej płycie lub na wielu płytach w tym samym pudełku, ale kosztuje to elastyczność.

Możesz łatwo użyć kabla koncentrycznego o średnicy 0,81 mm, ale jest dość stratny (3dB / m). Porównaj z RF-9913 przy mniej niż 0,2dB / m, ale więcej niż 10 mm średnicy.

Wewnątrz kompaktowego urządzenia, takiego jak laptop lub router bezprzewodowy, kilka cm stratnego kabla nie stanowi problemu, ale w przypadku większej konfiguracji uderzenie wydajności jest zbyt duże.

Używamy również złączy BNC i wtyczek / gniazd bananowych do sprzętu testowego (prawdopodobnie konstrukcje z czasów II wojny światowej lub starsze), nawet dla niskich częstotliwości. Czasami jest to na wysokie napięcie, ale często tylko dlatego, że jest to standard, działa wystarczająco dobrze w szerokim zakresie częstotliwości i napięć, i nikt nie chce musieć grzebać z adapterami, aby złożyć razem zestaw testowy.

Siła również odgrywa rolę. Sprzęt RF wykorzystuje standardowe złącza, a złącza te mogą być umieszczone w dowolnym miejscu, od spokojnego środowiska na spodzie biurka, aż po instalacje na zewnątrz, gdzie będą narażone na wiatr, deszcz, śnieg, deszcz ze śniegiem i wszystko inne, niezależnie od pogody rzuca się na nich. Słabe złącze, na przykład to, co kiedyś widziałeś, łącząc antenę z kartą bezprzewodową PCMCIA, nie wytrzymałoby dnia w takich warunkach.

Implikowany, ale nie podany, to prąd. Sygnał 1,2 V przy 0,1 om wymaga 12 amperów na przewodzie 0,1 mm. Niskie napięcia są bardzo wrażliwe na zakłócenia. Możesz zaprojektować płytę PC ze znanymi komponentami i 10 mm lądowania między znanymi komponentami.

Jak przydatny jest bardzo cienki kabel o długości 12 mm łączący dwie skrzynki. Musisz pomyśleć o systemach i SNR. Co się stanie, gdy rezystancja drutu przekroczy impedancję charakterystyczną drutu? Moc to napięcie kwadratowe podzielone przez rezystancję. Sygnały sprzężone prądowo są bardzo wrażliwe na długości ścieżek i odbicia. Chcesz zmienić infrastrukturę. (Pomyśl o wszystkich zmianach spowodowanych przez USB. Zmniejszyły one rozmiar złącza, ale nadal muszą być obsługiwane przez ludzkie palce. Spróbuj zmienić środkowe złącze IPC w labiryncie 9X12 za obudową. Musisz zacząć od krawędzi i pracuj po swojemu.