条件プロセス中に信号損失を最小限に抑える方法

電子通信システムでは、信号調節—次の段階の条件を満たすアナログ信号の操作プロセスは不可欠です。センサーの出力、無線周波数(RF)のチェーン、または高速デジタルデータを扱うかどうか、調節の後の信号の完全性はシステムの全体的な正確さおよび信頼性を決定します。残念ながら、条件プロセスは損失なしです。信号損失は、多くの場合、デシベル(dB)で測定され、信号対騒音の比率を低下させ、信号を変形させ、それらがシステムを根本的な性能および信頼性を確かめることを可能にします。それらが、それらに重要な技術は、および性能を点検し、それらに根本システムが根本的なシステムを引き起こします。

調節中の信号損失は、材料特性、回路設計選択、および環境要因の組み合わせから発生する可能性があります。一部の損失は、無効に、コンポーネントの慎重な選択、インピーダンスマッチングへの注意、および堅牢なシールドは、劣化を劇的に低減することができます。この記事では、信号損失の主なソースを探索し、制御プロセスを通じて信号の品質を維持するための実用的な技術を提供します。

信号損失の把握

信号損失は、中程度または条件を受け通すと、信号の振幅または電力の減少です。これは、通常、出力の比として、デシベル(dB)で出力電力を出力する。損失は、導電損失、誘電損失、放射性損失、および不一致損失に広く分類することができます。

伝導性損失

導電損失は、ケーブル、コネクタ、回路の痕跡の導体抵抗による起こります。電流の流れとして、一部のエネルギーは熱として散らばっています。この損失は、導体の表面の近くで流れ、効果的に抵抗を増加させる皮膚効果による周波数増加をもたらします。例えば、RG-58同軸ケーブルは1 GHzの損失の2 dB以上を展示することができます。

誘電損失

導体周囲の絶縁材料から誘電損失が生じる。交互に電気分野が誘電、分子を偏光および反復を通過すると、一部のエネルギーを熱に変換します。 PTFE(テフロン)のような材料は、低誘電損失を持っていますが、PVCは高周波アプリケーションに適した低負荷です。損失のtangent(タンδ)は、この特性を定量化します。

定住損失

放射線損失は、遮蔽や欠乏のために意図したパスから抜け出す信号が起こる。シールドされていないケーブルや不適切な終了した伝送線は、環境にエネルギーを放出し、意図しないアンテナとして機能することができます。これは、受信機の信号強度を低下させるだけでなく、近隣の電子機器との干渉を引き起こす可能性があります。

ミスマッチ損失

ソース、伝送ライン、ロードのインピーダンス差があるとMismatch損失が起こります。信号の部分は、ソースに向かって戻って反映され、立っている波を作成し、負荷に渡された電力を削減します。反射係数(有料)と電圧立っている波比(VSWR)は、主要なメトリックです。例えば、2:1 VSWRは、約0.5dBの不一致の損失に対応します。

信号損失を最小限に抑える戦略

高品質ケーブルとコネクタを使用する

適切なシールドによるプレミアムケーブルへの投資は、電磁干渉を低減し、導体および誘電損失を最小限に抑えます。RFアプリケーションでは、低損失誘電体(例えば、LMR-400、ベルデン9913)の同軸ケーブルが優先されます。コネクタは、周波数範囲の精度で作られ、評価されていることを確認してください。腐食または不一致コネクタは、損失と反射を導入することができます。定期的に摩耗のためのコネクタを検査し、指定されたタイツを達成するためにトルクレンチを使用します。

マッチインピーダンス

インピーダンスマッチングは、調節中に信号損失を減らすための最も効果的な方法の一つです。同じ特徴的なインピーダンス(一般的に50Ωまたは75Ω)を持つために、すべてのコンポーネントを設計します。不一致が無効になっている場合、Lセクション、πセクション、またはトランスベースのバランなどのインピーダンスマッチングネットワークを使用します。デジタルシステムの場合、制御インピーダンスPCBトは不可欠です。ベクトルネットワーク分析ツール(NAV)は、品質を検証します。

実用的なインピーダンスマッチングテクニック

] タブチューニング:[]] 短縮またはオープンな伝送線のスタブを追加して、反射を解除します。
クォーター波トランス:[] 透過率を変換するために長さλ/4の伝送線を使用して。
[]Baluns:]]] バランスの取れたラインと不均衡なライン間の変換が、インピーダンスを維持しながら。
抵抗器を追加することで、抵抗性パッド:] 減衰性を増やす(注意:損失を導入)。

適切な接地と保護を実装

効果的な接地とシールドは、外部の電磁妨害(EMI)から信号を保護し、信号漏れを防ぐことができます。星の接地トポロジーを使用して、湿気と騒音を発生させることができる。エンクロージャを保護することは、銅やアルミニウムなどの導電性材料ででき、適切に地面に接着されるべきです。ケーブルの場合、編組されたタイプを選択し、ホイルシールドは、最大範囲に結合します。高ノイズ環境では、‐フェライトビーズまたは一般的なモードのチョークを高頻度に抑制することを検討してください。

グラウンドベストプラクティス

[単点接地:]] 四線路は、循環電流を回避するために、共通の参照ポイントに戻ります。
平面:[]]] 基板内の連続平面を使用して、低インピーダンスリターンパスを提供します。
分離:]]]光学分離器、分離の変圧器、または地上のループを壊すために差動信号を使用して下さい。

信号調節の特定の考察

増幅とリピータ

長いケーブルが動くことによる信号損失が避けられないとき、アンプまたはリピータのような活動的な調節装置は信号レベルを元通りにすることができます。しかし、増幅はまた騒音を加えます。アンプの騒音は信号に騒音を及ぼす比率の過度の低下を避けるために低くなければなりません。適用のために適切な利益が付いているアンプを選んで下さい;過電流を通すことは歪みか飽和を引き起こします。デジタルシステムでは、信号の再生装置(再発者)および脈拍の回転および損失は除去します。

フィルタリングと平衡化

フィルターはノイズに貢献した不要な周波数コンポーネントを削除できますが、インサートロスも導入できます。高-Qフィルタはシャープなロールオフを持っていますが、コンポーネントの許容により敏感である可能性があります。イコライザー(ビデオまたはRFシステムなど)は、より高い周波数を増加させることで周波数に依存しない損失を補います。最良の結果を得るために、低歪みを持つ活性イコライザを使用します。

環境および設置工場

ケーブル長およびルーティング

ケーブルはできるだけ短く動く。ケーブルの各フィートは損失、特により高い周波数で加えます。長期操業が必要である場合、電力線、モーター、または他の騒音源に近接を避けるためにルーティングを計画して下さい。ケーブルの幾何学を傷つけ、インピーダンスの中断を作成できる鋭いくねりを避けて下さい。ケーブルの助けを借りるのに使用して下さい。

定期的なテストとメンテナンス

摩耗、腐食、または損傷のための定期的なテストシステムコンポーネント。インピーダンスの中断やケーブルの欠陥を見つけるために、時間 - ドメインの反射計(TDR)を使用してください。ネットワークアナライザ付きのケーブルを掃引して、動作周波数範囲の損失と損失を計測します。彼らは性能を劣化させる前に、老化ケーブルとコネクタを交換します。

高機能性能システム向け高度な技術

差動信号

差動信号(例えば、LVDS、RS-485)は信号を運ぶために2つの補足ラインを使用します。共通のモード騒音は受信機で拒絶され、干渉の影響を減らします。この技術は、長距離にわたって信号の完全性を維持するために高速デジタルおよびオーディオシステムで広く使用されています。

アクティブケーブル

アクティブケーブルは、ケーブルアセンブリ自体内の均等化または増幅を統合します。例えば、銅アクティブ光ケーブル(AOC)は、導電銅よりもはるかに低い損失を達成し、電気信号を光学およびバックに変換します。これらは、データセンターの相互接続と高解像ビデオに有益です。

適応性調節

現代のコンディショニングシステムは、リアルタイム信号測定に基づいて、パラメータ(gain、イコライゼーション、フィルタリング)を自動的に調整します。適応アルゴリズムは、ケーブル老化や温度漂流などの可変条件に補正し、一貫性のある信号品質を維持できます。

コンテンツ

調整プロセスにおける信号損失を最小限に抑えることは、コンポーネントの品質、インピーダンスマッチング、シールド、およびインストールの慣行に注意を必要とするマルチ・ファシリテート・チャレンジです。損失の背後にある物理的なメカニズムを理解することで、導電性、誘電性、および不一致性を伴って、エンジンは、設計から導入までの情報に基づいた選択肢を生成できます。高品質のケーブルとコネクタ、適切なインピーダンスマッチング、堅牢な接地、および積極的なコンディショニング装置の使用は、低損失信号チェーンの土台を形成します。定期的な信号および適応性、および性能の信頼性の決定、および信頼性の決定的な方法の信頼性を高めることができます。

更に読むには、RFシステムとの業界リソースを参照し、接地とシールド技術を参照してください。製造業者のケーブルおよびコネクタのアプリケーションノートは、特定の損失データとインストールのベストプラクティスを提供します。