3
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 δ=2ρωμ−−−√δ=2ρωμ \delta=\sqrt{{2\rho }\over{\omega\mu}} 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 RAC≈LρπDδ,RAC≈LρπDδ, R_\text{AC}\approx\frac{L\rho}{\pi D\delta}, 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、 vn=4kBTRΔf−−−−−−−−√,vn=4kBTRΔf, v_n=\sqrt{4 k_B T R \Delta f}, 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？