为什么射频元件和电缆仍然如此庞大?

电器工程 射频
2022-01-31 20:14:34

随着过去几十年 IC 的出现,电路的尺寸随着时间的推移呈指数级减小。然而,看起来射频组件和连接,以及同轴 SMA 电缆、连接器和组件,如下图所示,仍然很庞大:

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为什么他们没有缩小?为什么不能像您在放大器侧面看到的那样减少同轴电缆的尺寸?

4个回答

为什么不能像您在放大器侧面看到的那样减少同轴电缆的尺寸?

这完全取决于电缆的特性阻抗:-

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如果将数字代入,要获得一个不可行的小中心导体厚度 (d),尺寸 D 不能太低。例如,如果 d = 1mm,那么对于 2.2 的相对磁导率,D 必须约为 3.4 mm 才能获得 50 ohm 的特性阻抗。然后最重要的是屏幕和塑料外壳的厚度。

这些数字按比例缩小,但想象一下有一个 0.1 毫米的中心导体——这有多可靠,它可以承载多少电流?

对于 75 欧姆系统和 1 毫米中心导体,尺寸 D 需要为 6.5 毫米(相对磁导率 2.2)。

特性阻抗很重要,以防万一您没有意识到这一点。

因为目标不一样,所以你基本上是在比较割草机和攻击直升机。

由于制造工艺和技术的改进,IC 和组件的尺寸通常已经减小,允许制造更小的组件并改善负担或功耗。

但是,您展示的 SMA 电缆或偏置三通并非为此而设计。它们主要用作实验室设备。它们遵循严格的标准,能够具有 50 \\$\\Omega\\$(或任何其他,但 50 是最常见的)特性阻抗和校准的每米损耗。而且,它们需要是可维修的、模块化的,最重要的是:在持续时间和物理特性方面可靠(大多数实验室设备校准通常是有保证的,例如,如果您发现刚刚收到 -5 dB /m 电缆实际上是 -6 dB/m,这是立即退款的理由)。

电路中的射频信号不是由 SMA 电缆承载,而是通常使用微带线或任何其他小型化技术,但以上述特性(可靠性等)为代价

除了其他答案中提到的阻抗:因为他们不需要,或者换句话说没有太多的市场需求。

我主要指的是您展示图像的项目。它们大多(如果不是唯一的)在实验室或原型设计环境中发现,在这些环境中,质量和可维护性比尺寸更重要。如果你打开你在那里展示的bias-tee,你会发现100美元的成本已经非常小,而且它必须使用的范围很广(高达12GHz)。

正如安迪所说,阻抗在很大程度上与导体之间的物理关系有关,不仅在同轴电缆中,而且在 pcb 上以及在一定程度上与组件有关。

为实验室级组件提供更多的摆动空间比让它们尽可能小更重要。此外,对于某些价格优势,您可能希望能够更换保险丝/TVS/其中的任何保护装置,而不是在处理不当时购买新的。

因此,对于这种设备,UFL 同轴电缆是无稽之谈,因为它不会为您带来任何好处。

但是,如果您在现代消费类硬件中环顾四周,那么您会看到许多微型 UFL 同轴电缆(如今,几乎所有支持 wifi 的笔记本电脑或路由器都使用它们),但是您没有必要在宽带中使用它们,这很重要如果您在非常窄的范围内匹配特征。

内径与外径之比由所需的特性阻抗和使用的材料决定。对于低损耗低反射行为,您需要严格控制该比率。

您可以将同轴电缆做得更小,但很难严格控制尺寸比,电缆每米的损耗会由于更高的电阻而变得更高,并且硬件变得不那么坚固。

说到健壮性,如果您想拥有一根粗大的低损耗电缆,那么您需要一个大连接器来搭配它。末端带有小连接器的粗电缆很容易破坏东西。

在实验室或工业环境中,稳健通常胜过小型。与其说是连接和断开有问题的电缆,不如说是在处理该区域的其他事情时无意中对其施加了力。

您可以通过将更多的东西放在一块板上或同一个盒子中的多块板上来缩小系统的整体尺寸,但这样做会降低您的灵活性。