Почему радиочастотные компоненты и кабели все еще такие большие?

С появлением микросхем в последние десятилетия их размеры со временем экспоненциально уменьшались. Однако кажется, что РЧ-компоненты и соединения с коаксиальным SMA-кабелем, разъемами и компонентами, как показано ниже, все еще большие и большие:

Почему они не сократились? Почему, как вы видите на стороне этого усилителя, коаксиальный кабель не может быть уменьшен в размерах?

Почему, как вы видите на стороне этого усилителя, коаксиальный кабель не может быть уменьшен в размерах?

Это все зависит от волнового сопротивления кабеля: -

Если вы включите числа, чтобы получить толщину центрального провода (d), которая не является невыполнимо малой, размер D не может быть слишком низким. Например, если d = 1 мм, то для относительной проницаемости 2,2, D должно быть около 3,4 мм, чтобы получить характеристическое сопротивление 50 Ом. Затем поверх этого находится толщина экрана и пластиковое наружное покрытие.

Эти числа пропорционально уменьшаются пропорционально, но представьте, что у вас есть центральный проводник 0,1 мм - насколько надежным он будет и какой ток он может нести?

Для систем на 75 Ом и центрального проводника 1 мм размер D должен составлять 6,5 мм (относительная проницаемость 2,2).

Характеристическое сопротивление важно только в том случае, если вы не знали об этом.

Поскольку цели не совпадают, вы сравниваете газонокосилку с ударным вертолетом.

Микросхемы и компоненты в целом уменьшились в размерах благодаря усовершенствованиям производственных процессов и технологии, позволяющей изготавливать более мелкие компоненты и улучшать нагрузку или потребление энергии.

$\Omega$

РЧ-сигналы в цепях передаются не кабелями SMA, а, как правило, микрополосковыми линиями или любым другим миниатюрным способом, но за счет свойств, указанных выше (надежность и т. Д.)

Помимо сопротивления, упомянутого в других ответах: потому что им это не нужно, или, другими словами, спрос на рынке невелик.

Я в основном имею в виду такие вещи, как тот, на котором вы показали изображение. Они в основном (если не для некоторых) находятся в лабораторных условиях или в средах прототипирования, где качество и удобство обслуживания ценятся больше, чем размер. И если вы откроете смещенную футболку, которую вы там показали, вы увидите, что за 100 баксов она стоит, она уже довольно мала и имеет довольно широкий диапазон (до 12 ГГц), с которым она должна работать.

Как сказал Энди, импеданс в значительной степени зависит от физических отношений проводников друг с другом, не только в коаксиальном кабеле, но также на печатной плате и в некоторой степени с компонентами.

Наличие большего пространства для маневра для компонентов лабораторного уровня гораздо важнее, чем их минимальный размер. Также для определенных ценовых полей вы, вероятно, захотите иметь возможность заменить предохранитель / TVS / любую другую защиту, взорвавшуюся внутри него, вместо того, чтобы покупать новую, если вы неправильно обращались с ней.

Из этого также следует, что для такого рода устройств коаксиальный кабель UFL - это нонсенс, потому что он вам ничего не дает.

Если вы посмотрите на современное потребительское оборудование, то увидите множество крошечных UFL-коаксиалов (примерно каждый ноутбук или маршрутизатор с поддержкой Wi-Fi в наши дни использует их), но там вам не нужно быть полезным в широкой полосе, и это имеет значение если вы соответствуете характеристикам в очень узкой полосе.

Соотношение внутреннего и наружного диаметра определяется желаемым характеристическим сопротивлением и используемыми материалами. Для поведения с низкими потерями и низким отражением вы хотите точно контролировать это соотношение.

Вы можете уменьшить коаксиальный кабель, но становится все труднее жестко контролировать соотношение размеров, потери на метр кабеля увеличиваются из-за более высокого сопротивления, а оборудование становится менее надежным.

Говоря о надежности, если вы хотите иметь толстый кабель с низкими потерями, вам нужен большой разъем для подключения. Толстый кабель с небольшим разъемом на конце - это приемник для разрушения вещей.

В лабораторных или промышленных условиях робастный, как правило, бьет мало. Речь идет не столько о подключении и отключении соответствующего кабеля, сколько о непреднамеренном применении к нему сил при работе с другими предметами в этом районе.

Вы можете уменьшить общий размер системы, поместив больше компонентов на одну плату или на несколько плат в одном корпусе, но это потребует гибкости.

Вы можете легко использовать коаксиальный кабель диаметром 0,81 мм, но с большими потерями (3 дБ / м). Сравните с RF-9913 при менее чем 0,2 дБ / м, но больше похоже на 10 мм в диаметре.

Внутри компактного устройства, такого как ноутбук или беспроводной маршрутизатор, кабель с потерями в несколько сантиметров не является проблемой, но для более крупной установки снижение производительности слишком велико.

Мы также используем разъемы BNC и разъемы / штекеры типа «банан» для испытательного оборудования (вероятно, дизайна эпохи Второй мировой войны или более старых), даже для низких частот. Иногда это для высокого напряжения, но часто это просто потому, что это стандарт, он работает достаточно хорошо в широком диапазоне частот и напряжений, и никто не хочет возиться с адаптерами, чтобы собрать вместе испытательный стенд.

Сила тоже играет свою роль. В радиочастотном оборудовании используются стандартные разъемы, и эти разъемы можно размещать в любом месте, от спокойной обстановки на нижней стороне стола, вплоть до наружных установок, где они будут подвержены воздействию ветра, дождя, снега, снега и любых других погодных условий. бросает в них. Хлипкий разъем, аналогичный тому, что вы использовали, например, для подключения антенны к беспроводной карте PCMCIA, не будет работать в таких условиях ни дня.

Подразумевается, но не указано, является текущим. Для сигнала 1,2 В на 0,1 Ом требуется 12 А на проводе 0,1 мм. Низкие напряжения очень чувствительны к шуму. Вы можете проектировать печатную плату с известными компонентами и 10-миллиметровым контактом между известными компонентами.

Насколько полезен очень тонкий кабель длиной 12 мм, соединяющий две коробки. Вы должны думать о системах и SNR. Что происходит, когда сопротивление провода превышает волновое сопротивление провода? Мощность - это квадрат напряжения, деленный на сопротивление. Текущие связанные сигналы очень чувствительны к длине пути и отражениям. Вы хотите изменить инфраструктуру. (Подумайте обо всех изменениях, вызванных USB. Они уменьшили размер разъема, но все равно его нужно обрабатывать человеческими пальцами. Попробуйте заменить средний разъем IPC в лабиринте 9X12 за шасси. Начать нужно с края и прокладывать себе дорогу