Mengapa komponen dan kabel RF masih sangat besar?

Dengan munculnya IC dalam beberapa dekade terakhir, sirkuit telah menurun ukurannya secara eksponensial dari waktu ke waktu. Namun, tampaknya komponen dan koneksi RF, dengan kabel SMA coax, konektor, dan komponen, seperti yang di bawah ini, masih besar dan besar:

Mengapa mereka tidak menyusut? Mengapa tidak bisa membujuk, seperti yang Anda lihat di sisi amplifier ini, berkurang dalam dimensi?

Mengapa tidak bisa membujuk, seperti yang Anda lihat di sisi amplifier ini, berkurang dalam dimensi?

Semuanya tergantung pada impedansi karakteristik kabel: -

Jika Anda memasukkan angka, untuk mendapatkan ketebalan konduktor tengah (d) yang tidak kecil, dimensi D tidak boleh terlalu rendah. Misalnya jika d = 1mm maka untuk permeabilitas relatif 2,2, D harus sekitar 3,4 mm untuk mendapatkan impedansi karakteristik 50 ohm. Kemudian di atas ini adalah ketebalan layar dan penutup luar plastik.

Angka-angka ini diturunkan secara ratiometrik tetapi bayangkan memiliki konduktor pusat sebesar 0,1 mm - seberapa andal ini dan seberapa banyak arus yang dapat dibawanya?

Untuk sistem 75 ohm dan konduktor tengah 1mm, dimensi D harus 6.5mm (permeabilitas relatif 2.2).

Impedansi karakteristik penting jika Anda tidak menyadarinya.

Karena tujuannya tidak sama, Anda pada dasarnya membandingkan mesin pemotong rumput dengan helikopter serang.

IC dan komponen secara umum telah berkurang ukurannya karena peningkatan dalam proses pembuatan dan teknik yang memungkinkan untuk membuat komponen yang lebih kecil dan meningkatkan pembebanan atau konsumsi daya.

$\Omega$ impedansi karakteristik (atau yang lainnya, tetapi 50 adalah yang paling umum) dan kerugian dikalibrasi per meter. Tetapi juga, mereka harus dapat diperbaiki, modular dan yang paling penting: dapat diandalkan dalam hal durasi waktu dan sifat fisik (sebagian besar kalibrasi peralatan lab biasanya dijamin dan jika Anda mengetahui, sebagai contoh, bahwa yang baru saja diterima -5 dB / m kabel sebenarnya -6 dB / m, itu alasan untuk pengembalian dana segera).

Sinyal RF di sirkuit tidak dibawa oleh kabel SMA tetapi biasanya dengan garis microstrip, atau teknik miniatur lainnya, tetapi dengan biaya properti yang disebutkan di atas (keandalan dll ...)

Selain impedansi yang disebutkan dalam jawaban lain: Karena mereka tidak perlu, atau dengan kata lain tidak ada banyak permintaan pasar.

Saya sebagian besar mengacu pada item seperti yang Anda tunjukkan gambar. Mereka sebagian besar (jika untuk beberapa tidak secara eksklusif) ditemukan di laboratorium atau lingkungan prototyping di mana kualitas dan kemudahan servis dinilai lebih dari ukuran. Dan jika Anda membuka tee bias yang Anda tunjukkan di sana, Anda akan melihat bahwa untuk 100 dolar harganya sudah cukup kecil dan memiliki rentang yang cukup (hingga 12GHz) yang harus digunakan.

Seperti yang dikatakan andy, impedansi cukup banyak tentang hubungan fisik konduktor satu sama lain, tidak hanya dalam membujuk tetapi juga pada PCB dan pada tingkat tertentu dengan komponen.

Memiliki lebih banyak ruang gerak di sana untuk komponen kelas lab jauh lebih penting daripada memilikinya dalam ukuran sekecil mungkin. Juga untuk margin harga tertentu Anda mungkin ingin dapat mengganti sekering / TVS / perlindungan apa pun yang meledak di dalamnya daripada membeli yang baru jika Anda salah mengatasinya.

Jadi dari itu juga mengikuti bahwa untuk perangkat jenis ini, membujuk UFL adalah omong kosong karena tidak mendapatkan apa-apa.

Jika Anda melihat-lihat namun dalam perangkat keras konsumen modern maka Anda melihat banyak UFL kecil membujuk (tentang setiap wifi atau laptop yang diaktifkan hari ini menggunakannya) tetapi di sana Anda tidak perlu untuk menjadi berguna dalam pita lebar dan itu hanya masalah jika Anda cocok dengan karakteristik dalam pita yang sangat sempit.

Rasio diameter dalam ke luar ditentukan oleh impedansi karakteristik yang diinginkan dan bahan yang digunakan. Untuk perilaku refleksi rendah kerugian rendah, Anda ingin mengontrol rasio itu dengan ketat.

Anda dapat membuat membujuk lebih kecil tetapi semakin sulit untuk mengontrol dengan ketat rasio ukuran, kehilangan per meter kabel menjadi lebih tinggi karena resistensi yang lebih tinggi dan perangkat keras menjadi kurang kuat.

Berbicara tentang ketahanan jika Anda ingin memiliki kabel loss rendah lemak maka Anda ingin memiliki konektor besar untuk pergi dengannya. Kabel gemuk dengan konektor kecil di ujungnya adalah penerima untuk memecahkan barang.

Di laboratorium atau lingkungan industri yang kuat umumnya berdetak kecil. Ini bukan tentang menghubungkan dan melepaskan kabel yang dimaksud tetapi tentang secara tidak sengaja menerapkan kekuatan padanya saat mengerjakan hal-hal lain di daerah tersebut.

Anda dapat membuat ukuran keseluruhan sistem menjadi lebih kecil dengan meletakkan lebih banyak barang di satu papan atau di beberapa papan di kotak yang sama, tetapi hal itu akan membuat Anda kehilangan fleksibilitas.

Anda dapat dengan mudah menggunakan coax berdiameter 0.81mm tetapi cukup lossy (3dB / m). Bandingkan dengan RF-9913 kurang dari 0,2dB / m, tetapi lebih seperti diameter 10mm.

Di dalam perangkat kompak seperti laptop atau router nirkabel, beberapa cm kabel lossy tidak menjadi masalah, tetapi untuk pengaturan yang lebih besar hit kinerja terlalu banyak.

Kami juga menggunakan konektor BNC dan colokan / jack pisang untuk alat uji (mungkin desain era Perang Dunia II atau lebih tua), bahkan untuk frekuensi rendah. Kadang-kadang untuk tegangan tinggi tetapi sering hanya karena itulah standarnya, ia bekerja cukup baik pada rentang frekuensi dan voltase yang luas, dan tidak ada yang mau harus berkutat dengan adaptor untuk menyatukan test rig.

Kekuatan juga berperan. Perangkat keras RF menggunakan konektor standar, dan konektor ini dapat ditempatkan di mana saja dari lingkungan yang tenang di bawah meja, hingga ke instalasi di luar ruangan, di mana mereka akan terkena angin, hujan, salju, hujan es, dan apa pun yang cuaca melempar pada mereka. Konektor tipis, di sepanjang garis yang Anda gunakan untuk menghubungkan antena ke kartu nirkabel PCMCIA misalnya, tidak akan bertahan sehari dalam kondisi seperti itu.

Tersirat tetapi tidak dinyatakan adalah arus. Sinyal 1.2V pada 0,1 ohm membutuhkan 12 Amps, pada kabel 0,1mm Anda. Tegangan rendah sangat sensitif terhadap noise. Anda dapat mendesain papan PC dengan komponen yang diketahui dan tanah 10mm di antara komponen yang diketahui.

Yang bermanfaat adalah kabel panjang 12mm yang sangat tipis yang menghubungkan dua kotak. Anda harus memikirkan sistem dan SNR. Apa yang terjadi ketika resistansi kawat melebihi impedansi karakteristik kawat? Daya adalah tegangan kuadrat dibagi dengan hambatan. Sinyal yang digabungkan saat ini sangat sensitif terhadap panjang jalur dan pantulan. Anda ingin mengubah infrastruktur. (Pikirkan semua perubahan yang disebabkan oleh USB. Mereka memang mengecilkan ukuran konektor, tetapi masih harus ditangani oleh jari manusia. Cobalah untuk mengubah konektor IPC tengah dalam labirin 9X12 di belakang sasis. Anda harus mulai dari tepi dan masuklah.