Swali la 50 Ω: Impedance Matching katika RF Design

Ishara za kweli za Maisha RF
Ulinganisho wa kuingiliana ni sehemu ya msingi ya muundo na upimaji wa RF; tafakari ya ishara inayosababishwa na uingizwaji usiofaa inaweza kusababisha shida kubwa.

Kufanana inaonekana kama zoezi dogo wakati unashughulika na mzunguko wa kinadharia uliojumuisha chanzo bora, mstari wa maambukizi, na mzigo.

Wacha tufikirie kuwa uingizwaji wa mzigo umewekwa. Wote tunahitaji kufanya ni pamoja na chanzo cha kuingizwa (ZS) sawa na ZL na kisha kubuni laini ya maambukizi ili tabia yake ya kuingizwa (Z0) pia ni sawa na ZL.

Lakini wacha tufikirie kwa muda kidogo ugumu wa kutekeleza mpango huu kwa mzunguko mzima wa RF wenye vifaa vingi vya ujazo na mizunguko iliyoingiliana. Mchakato wa muundo wa RF hautakuwa wazi kabisa ikiwa wahandisi walilazimika kurekebisha kila sehemu na kutaja vipimo vya kila kipaza sauti kulingana na msukumo mmoja uliochaguliwa kama msingi wa wengine wote.

Pia, hii inadhani kwamba mradi huo tayari umefikia hatua ya PCB. Je! Ikiwa tunataka kujaribu na kuonyesha tabia ya kutumia moduli za saruji, na nyaya za kutoka rafu kama zinaunganisha? Kulipa fidia kwa uangalifu usiofaa ni ngumu zaidi chini ya hali hizi.

Suluhisho ni rahisi: chagua kizuizi kisicho na kipimo ambacho kinaweza kutumika katika mifumo mingi ya RF, na hakikisha kwamba vifaa na nyaya zimetengenezwa ipasavyo. Uingiliano huu umechaguliwa; sehemu ni ohms, na idadi ni 50.

Hamsini Ahms
Jambo la kwanza kuelewa ni kwamba hakuna kitu maalum juu ya kuingizwa 50 Ω. Hili sio jambo la msingi la ulimwengu, ingawa unaweza kupata maoni kuwa ni ikiwa unatumia wakati wa kutosha kuzunguka wahandisi wa RF. Sio hata msingi wa msingi wa uhandisi wa umeme-kumbuka, kwa mfano, kwamba kubadilisha tu miiko ya mwili wa cable coaxial itabadilisha uwekaji wa tabia.

Walakini, uingizwaji wa Ω 50 ni muhimu sana, kwa sababu ni uingilizi ambao mifumo mingi ya RF imeundwa. Ni ngumu kujua ni kwa nini 50 Ω ikawa uwekaji wa kawaida wa RF, lakini ni sawa na kudhani kuwa 50 Ω iligundulika kuwa maelewano mzuri katika muktadha wa nyaya za mapema.

Suala muhimu, kwa kweli, sio asili ya dhamana maalum lakini ni faida za kuwa na uwekaji huo wa sanifu. Kufikia muundo unaofanana vizuri ni rahisi sana kwa sababu watengenezaji wa ICs, wawasilishaji wa kudumu, antennas, na kadhalika wanaweza kujenga sehemu zao wakiwa na maingiliano haya katika akili. Pia, mpangilio wa PCB unakuwa wazi zaidi kwa sababu wahandisi wengi wana lengo moja, yaani, kubuni kipaza sauti na kamba ambazo zina tabia ya kuingizwa kwa 50 Ω.

Kulingana na dokezo la programu hii kutoka kwa Analog vifaa, unaweza kuunda kipaza sauti cha 50 Ω kama ifuatavyo: 1-aunzi ya shaba, athari ya mita 20-upana, kujitenga kwa mililita 10 kati ya kuwaeleza na ndege ya ardhini (kudhani dielectric ya FR-4).
 
Kabla ya kuendelea mbele, hebu tuwe wazi kuwa sio kila mfumo wa sehemu ya juu au sehemu iliyoundwa kwa 50 Ω. Maadili mengine yanaweza kuchaguliwa, na kwa kweli kuingizwa 75 Ω bado ni jambo la kawaida. Tabia ya kuingizwa kwa waya ya coaxial ni sawa na logi ya asili ya uwiano wa kipenyo cha nje (D2) kwa kipenyo cha ndani (D1).


 

Hii inamaanisha kuwa mgawanyiko zaidi kati ya conductor wa ndani na conductor wa nje unalingana na kizuizi cha hali ya juu. Mgawanyiko mkubwa kati ya waendeshaji wawili pia husababisha uweza wa chini. 

Kwa hivyo, 75 Ω coax ina uwezo wa chini kuliko 50 Ω coax, na hii inafanya 75 Ω cable kufaa zaidi kwa ishara za hali ya juu za dijiti, ambazo zinahitaji uwezo mdogo ili kuzuia kuzidisha kwa yaliyomo kwa kasi ya juu yanayohusiana na mabadiliko ya haraka kati ya mantiki ya chini na mantiki ya juu.

Utaftaji wa Kutafakari
Kuzingatia jinsi umuhimu wa kulinganisha kwa kuingiliana ni katika muundo wa RF, hatupaswi kushangaa kupata kwamba kuna param fulani maalum inayotumiwa kuelezea ubora wa mechi. Inaitwa mgawo wa tafakari; ishara ni Γ (barua ya barua kuu ya Uigiriki). Ni uwiano wa amplitude tata ya wimbi iliyoonyeshwa kwa amplitude tata ya wimbi la tukio. 

Walakini, uhusiano kati ya wimbi la tukio na wimbi lililoonyeshwa imedhamiriwa na chanzo (ZS) na mzigo (ZL), na kwa hivyo inawezekana kufafanua mgawo wa kutafakari kwa hali ya uingizwaji huu:

 

Ikiwa "chanzo" katika kesi hii ni laini ya maambukizi, tunaweza kubadilisha ZS kuwa Z0.



Katika mfumo wa kawaida, ukubwa wa mgawo wa kutafakari ni nambari kati ya sifuri na moja. Wacha tuangalie hali tatu moja kwa moja ili kutusaidia kuelewa jinsi mgawo wa tafakari unavyofanana na tabia halisi ya mzunguko:

* Ikiwa mechi ni kamili (ZL = Z0), nambari ni sifuri, na kwa hivyo mgawo wa tafakari ni sifuri. Hii inaeleweka kwa sababu kulinganisha kamili husababisha kutafakari.

* Ikiwa mzigo ulioingizwa hauna mwisho (yaani, mzunguko wazi), mgawo wa tafakari unakuwa usio kugawanywa na infinity, ambayo ni moja. Mchanganyiko wa tafakari ya moja inalingana na tafakari kamili, yaani, nguvu zote za wimbi huonyeshwa. Hii inaeleweka kwa sababu laini ya maambukizi iliyounganishwa na mzunguko wazi inalingana na kutoridhika kamili (tazama ukurasa uliopita) - mzigo hauwezi kuchukua nishati yoyote, kwa hivyo lazima yote ionekane.

* Ikiwa mzigo ulioingizwa ni sifuri (yaani, mzunguko mfupi), ukubwa wa mgawo wa tafakari unakuwa Z0 umegawanywa na Z0. Hivi ndivyo tunayo tena | = 1, ambayo inaeleweka kwa sababu mzunguko mfupi pia unalingana na kutoridhika kamili ambayo haiwezi kuchukua nishati yoyote ya wimbi la tukio.

VSWR
Parameta nyingine inayotumika kuelezea usawa wa impedance ni uwiano wa wimbi la voltage (VSWR). Imeelezwa kama ifuatavyo:

Njia ya VSWR inakaribia kuingiliana kwa mtazamo kutoka kwa mtazamo wa wimbi linalosimama. Inaleta uwiano wa amplitude ya kiwango cha juu zaidi cha kusimama-chini kwa hali ya chini ya kusimama-wimbi. Video hii inaweza kukusaidia kuibua kuona uhusiano kati ya mansatch ya kuingiliana na sifa za amplitude ya wimbi lililosimama, na mchoro unaofuata unaonyesha sifa za kusimama kwa wimbi kwa nguvu tatu za tafakari za tafakari.




Kukosekana kwa usawa zaidi husababisha tofauti kubwa kati ya maeneo ya juu zaidi na maeneo ya chini ya mwambao pamoja na wimbi lililosimama. Picha ilitumiwa kwa hisani ya Interferometrist.
 
VSWR inaonyeshwa kawaida kama uwiano. Mechi kamili itakuwa 1: 1, ikimaanisha kuwa kilele cha kilele cha ishara daima ni sawa (ie, hakuna wimbi lililosimama). Uwiano wa 2: 1 unaonyesha kuwa tafakari zimesababisha wimbi la kusimama na kiwango cha juu ambacho ni sawa na mara mbili ya kiwango cha chini cha kiwango cha chini.

Muhtasari
* Matumizi ya uingizwaji sanifu hufanya muundo wa RF kuwa wa vitendo zaidi na ufanisi.

* Mifumo mingi ya RF imejengwa karibu na Ω 50 ed. Mifumo mingine hutumia 75 Ω; Thamani hii ya mwisho ni sahihi zaidi kwa ishara za dijiti za kasi kubwa.

* Ubora wa mechi ya usumbufu inaweza kuonyeshwa kimatokeo na mgawo wa tafakari ((). Mechi kamili inalingana na Γ = 0, na kutokamilika kamili (ambamo nguvu zote zinaonyeshwa) inalingana na Γ = 1.

* Njia nyingine ya kudhibiti ubora wa mechi ya kuingizwa ni uwiano wa wimbi la voltage (VSWR).

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe