50ohmé a impedância mais comum paraConectores de RF. Tão comum que não é surpreendente. Por que 50ohm? 30ohmok? Que tal 100ohm? Quem estabeleceu esse padrão? Hoje vamos falar sobre os prós e contras de 50ohm.
O projeto de circuitos de RF é um processo emaranhado. Isso é especialmente verdadeiro para alguém com Síndrome da Escolha Difícil como eu. Um projeto tem melhor desempenho, um é menor e o outro é mais barato. Existem designs bons, pequenos e baratos por aí? Eu acho que deveria haver, então estou sempre procurando a melhor solução. Pode-se dizer que esse processo de emaranhamento constante percorre todo o ciclo de desenvolvimento do projeto. 50ohmé também um compromisso que veio e se foi. De onde vem esse compromisso? Um tópico eterno no projeto de circuitos de RF é a potência e o consumo de energia. Como transmitir potência máxima? Como minimizar o consumo de energia? Nenhum consumo existe apenas no ideal, e o consumo é a realidade. 50ohmé um valor no equilíbrio de potência máxima e perda mínima.
Veja nosso cabo coaxial mais comumente usado como exemplo. Veja que tipo de valor de impedância é de 50 ohms?
A figura acima é um diagrama esquemático de uma linha coaxial, que consiste em um condutor interno e um condutor externo. Como o condutor interno e o condutor externo são coaxiais, ela é chamada de linha coaxial. O principal modo de transmissão coaxial é o modo TEM. Além da duplicação de frequência do modo TEM, os modos de ordem superior também possuem modos TE e TM causados pela cavidade. As linhas coaxiais que usamos estão todas trabalhando no modo TEM, e a distribuição do campo é mostrada na figura a seguir: o campo elétrico é da superfície externa do condutor interno para a superfície interna do condutor externo, e o campo magnético envolve o condutor interno e é periodicamente distribuído na direção do comprimento.
Modo de trabalho estável, largura de banda de trabalho super ampla, perda de transmissão super baixa, cabo coaxial tem sido amado pela maioria dos engenheiros de RF desde sua invenção. É muitas vezes melhor que seu antigo antecessor, Double Line. Assim, a partir da década de 1930, os engenheiros de RF começaram a procurar um cabo coaxial ideal - a maior transferência de potência e tensão e a menor perda.
Mas quanto mais profunda a pesquisa, mais engenheiros descobriram que isso parecia impossível. porque?
Primeiro, a impedância correspondente à maior capacidade de potência é 30ohm, e a impedância correspondente à maior tensão é 60ohm. Os dois são bem diferentes. Como mostrado abaixo
Mais importante, a perda mínima corresponde a uma impedância característica mais alta de 77ohm.
Os três são muito diferentes. Se você não acredita em mim, tente a correspondência de impedância para ver o quanto o eco muda? Isso não tem nada a ver com 50ohm. O compromisso está aqui. Engenheiros gostam de média. A média aritmética da impedância de potência máxima e a impedância de perda mínima é 53,5ohm. Fica perto de 50? Há também uma média geométrica de 48ohm. Ou seja, a faixa de impedância de 48ohmpara 53ohmé aceitável para engenheiros de RF sem afetar muita capacidade de energia e perda de sinal. Portanto, o valor de 50ohmnasceu. Tornou-se gradualmente um valor padrão para o projeto de RF.É onde 50ohmÉ claro que, em algumas ocasiões específicas, 75ohme 30ohmtambém será usado.
Quais são os benefícios de definir esse padrão de impedância?
Além da compensação de potência e perda mencionada acima, mais importante, 50ohmé um padrão de porta para dispositivos RF. Um sistema de radiofrequência consiste em muitos módulos de radiofrequência e, quando projetamos um único módulo de radiofrequência, precisamos apenas definir a porta para 50ohm, para que a porta possa ser facilmente combinada quando o sistema estiver integrado.
Claro, esta é apenas uma situação ideal, e é difícil para nós atingir 50ohmno projeto de circuito real. Por exemplo, nossa perda de retorno de porta às vezes pode ser de apenas 10dB. Mas lembre-se, este eco de 10dB é apenas para a impedância da porta de 50ohm. Se você alterar a impedância, o desempenho mudará muito. Esta impedância de porta de 50 ohm é a impedância da nossa porta de linha de teste, portanto, antes de testar, precisamos calibrar para garantir que a porta de linha de teste seja 50ohm.
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