小さい信号を伝送するために、常に大きな直径の導体を使用することは賢明ですか？

もともと書かれていたこの質問は少し狂気に聞こえます。元々は同僚から冗談として私に尋ねられました。私は実験的なNMR物理学者です。私は頻繁に物理実験を行い、最終的には約100〜300 MHzで小さなAC電圧（〜µV）を測定し、可能な限り最小の電流を引き出します。これを行うには、共振空洞とインピーダンス整合（50Ω）同軸導体を使用します。サンプルをkWのRFで爆破したい場合があるため、これらの導体はしばしば非常に「ビーピー」です。高品質のN型コネクタと関心のある周波数での低挿入損失を備えた直径10 mmの同軸ケーブルです。

ただし、以下で概説する理由により、この質問は興味深いと思います。最新の同軸導体アセンブリのDC抵抗は、約1Ω/ kmで測定されることが多く、通常使用する2 mのケーブルでは無視できます。ただし、300 MHzでは、ケーブルの表皮深さは

約4ミクロン。私の同軸の中心が単線であると仮定した場合（したがって近接効果を無視した場合）、合計AC抵抗は効果的に

ここで、Dはケーブルの総直径です。私のシステムでは、これは約0.2Ωです。ただし、他のすべてを一定に保つと、この単純な近似は、AC損失が1 / Dになることを意味し、導体を可能な限り大きくすることを意味する傾向があります。

ただし、上記の説明はノイズを完全に無視しています。考慮すべきノイズの少なくとも3つの主な原因があることを理解しています：（1）導体自体およびネットワーク内の整合コンデンサに誘導される熱（Johnson-Nyquist）ノイズ、（2）RF放射に起因する誘導ノイズ（3）ショットノイズと基本的なソースから発生する1 / fノイズ。これらの3つのソース（および私が見逃したかもしれない！）の相互作用が、上記の結論をどのように変えるかはわかりません。

特に、予想されるジョンソンノイズ電圧の式は、

導体の質量には本質的に依存しませんが、これはかなり奇妙に感じます。実際の材料の熱質量が大きいほど、（少なくとも一時的に）誘導されるノイズ電流の機会が増えると予想されるかもしれません。また、ですべてのI作業はRFを遮蔽ですが、私は助けることはできませんが、シールド（と部屋の残りの部分）は300 Kでの黒体として放射する...ので、放出することを考えて、いくつかのそれがそうであるとRFを停止するように設計されています。

ある時点で、私の直感では、これらのノイズプロセスは、無意味な、またはまったく有害な導体の直径の増加を共謀すると思います。ナイーブに、これは明らかに真実になったと思います。さもないと、実験室は繊細な実験で使用するために絶対に巨大なケーブルで満たされるでしょう。私は正しいですか？

何である最適 AC周波数fにおけるいくつかの小さな大きさVの電位差からなる情報を搬送するときに使用する同軸導体径は？すべてが（GaAs FET）プリアンプの制限に支配されているので、この質問はまったく意味がありませんか？

あなたはあなたが言及したすべてについて実質的に正しいです。ケーブルが大きいほど損失が少なくなります。

低損失は2つの分野で重要です

1）ノイズ

フィーダの減衰は、その温度に対応するジョンソンノイズを信号に追加するものです。長さがほぼゼロのフィーダは、減衰がほぼゼロであるため、雑音指数がほぼゼロになります。

最大1メートルまたは数メートル（周波数に応じて）、典型的なケーブルの雑音指数は、使用している入力アンプの雑音指数に支配される傾向があります。鉛筆の直径のケーブル（本当に細いケーブル、 mmでも、これらではメーターの長さを心配する必要があります）。

屋根からラボに信号を送るために、実現可能なケーブルは損失が大きく、異常に太いケーブルであっても、ほとんどの場合、ソリューションはアンテナの直後の屋根のLNAになります。

だからこそ、ラボでは本当に太いケーブルを見る傾向はありません。短いホップには必要ありませんし、長いドラッグには十分ではありません。

b）高出力ハンドリング

送信局では、建物内にアンプがあり、アンテナがどこか「外」にある傾向があります。「そこに」アンプを置くだけでなくので、ここであなたは、通常はオプションではありませんん、彼らはモーディングせずに、TEMを維持する必要がありことを考えると、できるだけ脂肪として、脂肪のケーブルを持っています。これは、26GHzで<3.5mm、260MHzで<350mmなどを意味します。

$\Omega$$\Omega$

この特定のスタックに回答を投稿するほとんどの人にとって、最適なケーブルサイズへの回答は一般に、経済性、耐用年数、使いやすさなどに大きく関係しています。個々の問題にはそれぞれ独自の一連の定義パラメーターがあり、これらのパラメーターを使用して、満たされるまたは超過する仕様を作成します。

時期尚早な最適化は実際の問題であるため、これは取るべき重要なステップです。電子設計に関して、常に真実であるいくつかのことを絶対に保証できます。直径の大きいケーブルは導電率が向上するため、熱の無駄が少なくなり、電圧が高くなると単位電流あたりの電力伝送量が多くなり、バッテリーの容量が大きくなります。しかし、ソリューションは実際に問題に適合しなければならないので、頻繁に仕様を使用して、現在抱えている特定の問題に対して許容できるものを正確に選択します。

目の前の問題について十分に理解していることを実証していただいたので、現時点よりも詳細に適している可能性が高いことを謙虚に提出します。また、デザインではなく研究に携わっているようです。その場合、私はこのアドバイスを提供します-ノイズの用語とそれらが時間とともに温度が上昇することによってどのように影響されるかをしっかりと理解し、現在あなたの仕事に受け入れられるジョンソンノイズのしっかりした、ゼロ以外の値を決定し、そしてそれを仕様として設計します。導体のサイズとタイプを設定し、必要に応じて能動冷却を検討します（もちろん、研究を妨げたり無効にしたりしないことを条件とします）。

あなたの詳細は正しいが、私はあなたが木のために森を見逃したと思う。50オームの負荷では、抵抗効果によるケーブルの損失を心配する必要はありません。少なくともRF測定用ではありません。

Nコネクタの例を考えてみましょう。有効な導体抵抗は、およその電圧降下を与えます