50 Ω Kesyon an: Enpedans Matche nan RF Design

Lavi reyèl siyal RF
Matche enpedans se yon aspè fondamantal nan RF konsepsyon ak tès; refleksyon yo siyal ki te koze pa enpedans mismatched ka lakòz pwoblèm grav.

Matche sanble tankou yon egzèsis trivial lè w ap fè fas ak yon sikwi teyorik ki konpoze de yon sous ideyal, yon liy transmisyon, ak yon chaj.

Se pou nou asime ke enpedans nan chaj fiks yo. Tout sa nou bezwen fè se enkli yon enpedans sous (ZS) egal a ZL ak Lè sa a, konsepsyon liy lan transmisyon pou ke enpedans karakteristik li yo (Z0) se egal-ego ak ZL.

Men, an nou konsidere pou yon moman difikilte pou la pou aplike pou konplo sa a nan tout yon konplèks RF sikwiyon ki gen ladan anpil konpozan pasif ak sikwi entegre. Pwosesis konsepsyon RF ta seryezman enjere si enjenyè te modifye chak eleman ak presize dimansyon chak microstrip dapre enpedans yon sèl chwazi kòm baz pou tout lòt moun yo.

Epitou, sa sipoze ke pwojè a te deja rive nan etap PCB la. E si nou vle teste ak karakterize yon sistèm lè l sèvi avèk modil disrè, ak koupe nan etajè-a kòm konekte? Konpanse pou enpedans mismatched se menm plis Inposibl nan sikonstans sa yo.

Solisyon an se senp: chwazi yon enpedans ofisyèl ki ka itilize nan anpil sistèm RF, epi asire ke konpozan ak câbles yo fèt kòmsadwa. Enpedans sa a te chwazi; inite a se om, ak nimewo a se 50.

Senkant Ohm
Premye bagay yo konprann se ke pa gen anyen entimman espesyal sou yon enpasans 50 Ω. Sa a se pa yon konstan fondamantal nan linivè a, menm si ou ta ka jwenn enpresyon ke li se si ou pase ase tan alantou enjenyè RF. Li pa menm yon konstan fondamantal nan jeni elektrik-sonje, pou egzanp, ke tou senpleman chanje dimansyon fizik yo nan yon kab kowaksyal pral chanje enpedans la karakteristik.

Men, 50 Ω enpedans trè enpòtan, paske li se enpedans nan alantou ki pi RF sistèm yo fèt. Li difisil pou detèmine egzakteman poukisa 50 Ω te vin enpedans RF estandadize, men li rezonab pou asime ke 50 Ω te jwenn yon bon konpwomi nan yon kontèks kablè kowaksyal byen bonè.

Pwoblèm nan enpòtan, nan kou, se pa orijin nan nan valè a espesifik men pito benefis ki genyen nan gen enpedans sa a estanda. Atenn yon konsepsyon ki byen matche se larj senpl paske manifaktirè yo nan ICs, atenuateur fiks, antèn, ak pou fè ka bati pati yo ak enpedans sa a nan tèt li. Epitou, PCB layout vin pi senp paske enjenyè anpil gen menm objektif la, sètadi, nan konsepsyon microstrips ak striplines ki gen yon enpedans karakteristik nan 50 Ω.

Dapre nòt sa a app soti nan Aparèy analog, ou ka kreye yon microstrip 50 Ω jan sa a: 1-ons kwiv, 20-mil-lajè tras, 10-mil separasyon ant tras ak plan tè (asepte FR-4 dyelèktrik).
 
Anvan nou deplase sou li a, kite a dwe klè ke se pa tout sistèm segondè-frekans oswa eleman ki fèt pou 50 Ω. Lòt valè ta ka chwazi, ak nan reyalite 75 impedans Ω toujou komen. Enpedans nan karakteristik nan yon kab kowaksyal se pwopòsyonèl nan boutèy la natirèl nan rapò a nan dyamèt la deyò (D2) nan dyamèt enteryè a (D1).


 

Sa vle di ke plis separasyon ant kondiktè anndan an ak kondiktè deyò koresponn ak yon enpedans pi wo. Greater separasyon ant de Worcester tou mennen nan pi ba kapasitans. 

Se konsa, 75 Ω sinu a pi ba kapasitans pase 50 Ω coax, e sa fè 75 Ω kab plis apwopriye pou segondè-frekans siyal dijital, ki mande pou ba capacitance yo nan lòd pou fè pou evite twòp atenuasyon nan kontni an gwo frekans ki asosye ak tranzisyon yo rapid ant lojik ki ba ak lojik segondè.

Koefisyan Refleksyon
Lè ou konsidere ki jan enpansman enpòtan asòti se nan RF konsepsyon, nou pa ta dwe sezi jwenn ke gen yon paramèt espesifik itilize eksprime bon jan kalite a nan yon match. Yo rele sa koyefisyan refleksyon; senbòl la se Γ (grèk lèt ​​majiskil la gamma). Li se rapò a nan anplitid la konplèks vag la reflete anplitid konplèks la nan vag la ensidan. 

Sepandan, se relasyon ki genyen ant onn ensidan ak onn reflete detèmine pa sous la (ZS) ak chaj (ZL) Enpedans, e konsa li posib defini koyefisyan nan refleksyon an tèm de sa yo enpedans:

 

Si "sous la" nan ka sa a se yon liy transmisyon, nou ka chanje ZS la nan Z0.



Nan yon sistèm tipik, grandè koyefisyan refleksyon an se yon nimewo ant zewo ak yon sèl. Se pou nou gade nan twa sitiyasyon matematik dwat yo ede nou konprann ki jan koyefisyan refleksyon koresponn ak konpòtman sikwi aktyèl:

* Si match la pafè (ZL = Z0), nimeratè a se zewo, e konsa koyefisyan refleksyon an se zewo. Sa fè sans paske rezilta matche pafè nan okenn refleksyon.

* Si enpedans nan chaj se enfini (sa vle di, yon sikwi louvri), koyefisyan an refleksyon vin Infinity divize pa Infinity, ki se youn. Yon koyefisyan refleksyon nan yon sèl koresponn ak refleksyon konplè, sa vle di, tout enèji nan vag se reflete. Sa fè sans paske yon liy transmisyon ki konekte ak yon sikwi louvri koresponn ak yon diskontinwite konplè (gade paj anvan an) - chay la pa kapab absòbe nenpòt enèji, kidonk li dwe tout reflete.

* Si enpedans nan chaj se zewo (sètadi, yon sikwi kout), mayitid nan koyefisyan an refleksyon vin Z0 divize pa Z0. Se konsa, nou gen ankò | Γ | = 1, ki fè sans paske yon kous kout tou koresponn ak yon sispansyon konplè ki pa ka absòbe nenpòt nan enèji nan vag ensidan.

VSWR
Yon lòt paramèt te itilize pou dekri enpedans ki asosye se rapò vòl kanpe vòltaj (VSWR). Li defini jan sa a:

VSWR apwoche enpedans matche soti nan pèspektiv nan vag a kanpe ki kapab lakòz. Li tradwi rapò an pi wo kanpe-onn anplitid nan pi ba pozisyon-onn anplitid la. Videyo sa a ka ede w vizualiz relasyon ki genyen ant enpafè enkonpatibl ak karakteristik anplitid nan vag la kanpe, ak dyagram sa a tradwi kanpe-vag karakteristik anplitid pou twa koefisyan refleksyon diferan.




Plis enkonparans enpafè mennen nan yon pi gwo diferans ant pozisyon yo ki pi wo-anplitid ak ki pi ba-anplitid sou vag la kanpe. Imaj yo itilize koutwazi nan Interferometrist la.
 
VSWR se souvan eksprime kòm yon rapò. Yon matche ak pafè ta dwe 1: 1, sa vle di anplitid pik a nan siyal la se toujou menm bagay la tou (sètadi, pa gen okenn vag kanpe). Yon rapò nan 2: 1 endike ke refleksyon te lakòz yon vag kanpe ak yon anplitid maksimòm ki se de fwa pi gwo ke anplitid minimòm li yo.

Rezime
* Sèvi ak yon enpedans ofisyèl fè konsepsyon RF pi plis pratik ak efikas.

* Pifò RF sistèm yo bati alantou 50 impedans Ω. Kèk sistèm itilize 75 Ω; valè dènye sa a pi apwopriye pou gwo vitès siyal dijital.

* Kalite yon match enpedans ka eksprime matematik pa koyefisyan refleksyon (Γ). Yon matche ak pafè koresponn ak Γ = 0, epi yon diskontinwite konplè (kote tout enèji a reflete) koresponn ak Γ = 1.

* Yon lòt fason pou quantifier bon jan kalite a nan yon match enpedans se rapò a vòl kanpe vag (VSWR).

Kite yon mesaj 

mesaj Lis