50Ohmist die häufigste Impedanz fürHF-Anschlüsse. So alltäglich, dass es nicht verwundert. Warum 50Ohm? 30Ohmokay? Was ist mit 100Ohm? Wer hat diesen Standard festgelegt? Heute werden wir über die Vor- und Nachteile von 50 sprechenOhm.
Das Design von HF-Schaltungen ist ein komplizierter Prozess. Dies gilt insbesondere für jemanden mit Difficult-Choice-Syndrom wie mich. Ein Design funktioniert besser, eines ist kleiner und das andere ist weniger teuer. Gibt es da draußen gute, kleine und günstige Designs? Ich denke, das sollte es geben, also suche ich jedes Mal nach der besten Lösung. Dieser ständige Verflechtungsprozess zieht sich quasi durch den gesamten Entwicklungszyklus des Projekts. 50Ohmist auch ein Kompromiss, der gekommen und gegangen ist. Woher kommt dieser Kompromiss? Ein ewiges Thema im Design von HF-Schaltungen ist die Leistung und der Stromverbrauch. Wie überträgt man maximale Leistung? Wie kann man den Stromverbrauch minimieren? Kein Konsum existiert nur im Ideal, und Konsum ist die Realität. 50Ohmist ein Wert in der Balance zwischen maximaler Leistung und minimalem Verlust.
Nehmen Sie als Beispiel unser am häufigsten verwendetes Koaxialkabel. Schauen Sie sich an, was für ein Impedanzwert 50 Ohm ist?
Die obige Abbildung ist eine schematische Darstellung einer Koaxialleitung, die aus einem Innenleiter und einem Außenleiter besteht. Da der Innenleiter und der Außenleiter koaxial sind, spricht man von einer Koaxialleitung. Der Hauptmodus der koaxialen Übertragung ist der TEM-Modus. Neben der Frequenzverdopplung des TEM-Modes weisen die Moden höherer Ordnung auch kavitätsbedingte TE- und TM-Moden auf. Die von uns verwendeten Koaxialleitungen arbeiten alle im TEM-Modus, und die Feldverteilung ist in der folgenden Abbildung dargestellt: Das elektrische Feld erstreckt sich von der Außenfläche des Innenleiters zur Innenfläche des Außenleiters, und das Magnetfeld umgibt den Innenleiter und ist in Längsrichtung periodisch verteilt.
Stabiler Arbeitsmodus, super breite Arbeitsbandbreite, super niedriger Übertragungsverlust, Koaxialkabel wird seit seiner Erfindung von der Mehrheit der HF-Ingenieure geliebt. Es ist um ein Vielfaches besser als sein alter Vorgänger Double Line. Daher begannen HF-Ingenieure ab den 1930er Jahren mit der Suche nach einem optimalen Koaxialkabel – der höchsten Leistungs- und Spannungsübertragung und dem geringsten Verlust.
Aber je gründlicher die Forschung, desto mehr Ingenieure entdeckten, dass dies bestenfalls unmöglich schien. warum?
Erstens ist die Impedanz, die der größten Leistungskapazität entspricht, 30Ohm, und die der größten Spannung entsprechende Impedanz ist 60Ohm. Die beiden sind ziemlich unterschiedlich. Wie nachfolgend dargestellt
Noch wichtiger ist, dass der minimale Verlust einem höheren Wellenwiderstand von 77 entsprichtOhm.
Die drei sind sehr unterschiedlich. Wenn Sie mir nicht glauben, versuchen Sie es mit der Impedanzanpassung, um zu sehen, wie stark sich das Echo ändert. Das hat nichts mit 50 zu tunOhm. Der Kompromiss ist da. Ingenieure mitteln gern. Das arithmetische Mittel der maximalen Leistungsimpedanz und der minimalen Verlustimpedanz beträgt 53,5Ohm. Ist es fast 50? Es gibt auch ein geometrisches Mittel von 48Ohm. Das heißt, der Impedanzbereich von 48Ohmbis 53Ohmist für HF-Ingenieure akzeptabel, ohne zu viel Leistungskapazität und Signalverlust zu beeinträchtigen. Daher der Wert von 50Ohmwurde geboren. Es ist nach und nach zu einem Standardwert für das HF-Design geworden.Da sind 50Ohmkommt herein. Natürlich, in bestimmten Fällen, 75Ohmund 30Ohmwird auch verwendet.
Welche Vorteile bietet die Festlegung dieses Impedanzstandards?
Zusätzlich zu dem oben erwähnten Leistungs- und Verlustkompromiss, was noch wichtiger ist, 50Ohmist ein Port-Standard für HF-Geräte. Ein Hochfrequenzsystem besteht aus vielen Hochfrequenzmodulen, und wenn wir ein einzelnes Hochfrequenzmodul entwerfen, müssen wir nur den Port auf 50 setzenOhm, damit der Port bei der Systemintegration einfach angepasst werden kann.
Das ist natürlich nur ein Idealzustand, und volle 50 erreichen wir nur schwerOhmim eigentlichen Schaltungsdesign. Beispielsweise kann unsere Port-Rückflussdämpfung manchmal nur 10 dB betragen. Denken Sie jedoch daran, dass dieses 10-dB-Echo nur für die Port-Impedanz von 50 giltOhm. Wenn Sie die Impedanz ändern, ändert sich die Leistung stark. Diese Portimpedanz von 50 Ohm ist die Impedanz unseres Testleitungsports, daher müssen wir vor dem Testen kalibrieren, um sicherzustellen, dass der Testleitungsport 50 beträgtOhm.
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