50オームは最も一般的なインピーダンスです。RF コネクタ. 当たり前すぎて不思議でなりません。 なぜ50オーム? 30オームわかった？ 100はどうですかオーム? この基準を設定したのは誰ですか? 今日は、50 の裏と表についてお話します。オーム.
RF 回路の設計は複雑なプロセスです。 これは、私のような難しい選択症候群を持つ人に特に当てはまります。 一方の設計はより優れたパフォーマンスを発揮し、一方はより小さく、他方はより安価です。 安くて小さくて良いデザインはありますか？ あるべきだと思うので、毎回ベストな解決策を探しています。 この絶え間ない絡み合いのプロセスは、プロジェクトの開発サイクル全体を貫いていると言えます。 50オーム妥協案でもあります。 この妥協はどこから来るのですか？ RF 回路設計における永遠のテーマは、電力と消費電力です。 最大限の力を伝えるには？ 消費電力を最小限に抑えるには？ 理想の中だけに消費は存在せず、消費は現実です。 50オーム最大電力と最小損失のバランスの値です。
例として、最も一般的に使用されている同軸ケーブルを取り上げます。 50オームとはどのようなインピーダンス値ですか?
上の図は、内導体と外導体からなる同軸線路の模式図です。 内部導体と外部導体が同軸であるため、同軸線路と呼ばれます。 同軸伝送の主なモードは TEM モードです。 TEMモードの周波数2倍化に加えて、高次モードには空洞によるTEモードとTMモードもあります。 私たちが使用する同軸線はすべて TEM モードで動作しており、電界分布は次の図に示されています。 長さ方向に周期的に分布している。
安定した動作モード、非常に広い動作帯域幅、超低伝送損失の同軸ケーブルは、発明以来、大多数の RF エンジニアに愛されてきました。 以前の Double Line より何倍も優れています。 そのため、1930 年代の初めに、RF エンジニアは最適な同軸ケーブル、つまり最大の電力と電圧伝達、および最小の損失を探し始めました。
しかし、研究が深まるにつれて、これが最善の方法であるとは思えないことを発見するエンジニアが増えました。 なぜ？
まず、最大電力容量に対応するインピーダンスは30オーム、最大電圧に対応するインピーダンスは60オーム. 2つはかなり異なります。 以下に示すように
さらに重要なことに、最小損失は 77 のより高い特性インピーダンスに対応します。オーム.
3つは非常に異なります。 信じられないという方は、インピーダンス マッチングを試して、エコーがどの程度変化するかを確認してください。 50とは関係ないオーム. 妥協点はここにあります。 エンジニアは平均化を好みます。 最大電力インピーダンスと最小損失インピーダンスの算術平均は 53.5 です。オーム. 50近いかな？ 48の幾何平均もありますオーム. つまり、48 のインピーダンス範囲オーム53までオーム電力容量や信号損失に大きな影響を与えることなく、RF エンジニアに受け入れられます。 したがって、50 の値オーム生まれました。 RF設計の標準値になりつつあります。そこが50オームもちろん、いくつかの特定の機会では、75オームそして30オームも使用されます。
このインピーダンス基準を設定する利点は何ですか?
上記の電力と損失のトレードオフに加えて、さらに重要なことは、50オームRF デバイスのポート規格です。 無線周波数システムは多くの無線周波数モジュールで構成されており、単一の無線周波数モジュールを設計する場合、ポートを 50 に設定するだけで済みます。オーム、システムが統合されたときにポートを簡単に一致させることができます。
もちろん、これは理想的な状況であり、50% を完全に達成することは困難です。オーム実際の回路設計で。 たとえば、ポートのリターン ロスが 10dB しかない場合があります。 ただし、この 10dB エコーはポート インピーダンスが 50 の場合のみであることを覚えておいてください。オーム. インピーダンスを変えると性能が大きく変わります。 この 50 オームのポート インピーダンスは、テスト ライン ポートのインピーダンスであるため、テストする前に、テスト ライン ポートが 50 であることを確認するために校正する必要があります。オーム.
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