¿Cómo debo interpretar la impedancia de un conector SMA?

Question

Soy un ingeniero mecánico al que se le ha asignado la tarea de verificar que un montón de elementos de RF en un circuito estén emparejados de impedancia. Tengo un componente fuente con una resistencia de salida de 50 ohmios que se conecta a través de un conector SMA a otro elemento con una resistencia de entrada de 50 ohmios.

La hoja de datos dice que la conexión es SMA 50 ohmios. Perdona mi ignorancia, pero ¿esto se refiere

1. estrictamente a la impedancia característica de un solo conector metálico donde el cable coaxial tiene una impedancia adicional de 50 ohmios, o

2. ¿se refiere la cifra de 50 ohmios al cable y a los dos conectores en total?

Según lo que he leído hoy, si es el caso 1, entonces es un emparejamiento de impedancia apropiado, pero si es el caso 2, entonces tendría efectivamente una resistencia de salida de 100 ohmios conectada por un cable coaxial de 50 ohmios a una impedancia de entrada de 100 ohmios y tendría un desajuste de impedancia. ¡Gracias!

Answer 1

Es tanto la impedancia del conector solo, como la impedancia del conector más el cable, y la impedancia del conector más el cable más otro conector, y así sucesivamente.

La impedancia característica de un sistema de 50 Ω sigue siendo de 50 Ω sin importar cuántos cables y conectores se pongan en él, siempre y cuando se termine correctamente. Entonces, con o sin el cable, la impedancia del conector es de 50 Ω.

Sería difícil medir eso con precisión, por supuesto, ya que el conector es muy pequeño. Necesitarías usar señales de prueba de alta frecuencia para ver cualquier desajuste de impedancia sin cable alguno.

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La impedancia característica parece ser uno de esos conceptos con los que las personas nuevas en EE tienen dificultades para entender, por lo que te recomiendo que investigues más sobre el tema. Estoy seguro de que hay otras preguntas aquí que te resultarían educativas. Otros recursos como wikipedia y tu libro de texto de preferencia (The Art of Electronics es uno popular, pero no recuerdo qué tan exhaustivo es su tratamiento de la impedancia característica, y mi copia está en un estante en el trabajo en este momento) probablemente también serían de ayuda.

Answer 2

Las líneas de transmisión funcionan así: tienen una impedancia característica que es (idealmente) un número real determinado, en este caso 50Ω.

Cuando conectas dos líneas de transmisión (y aquí el conector es como una línea de transmisión muy corta) juntas adecuadamente, obtienes una línea de transmisión más larga que sigue siendo de 50Ω. Esto puede continuar hasta el infinito, pero como probablemente no tienes un cable infinitamente largo, al final habrá algo que parecerá (eléctricamente) como una resistencia de 50Ω, ocupando el lugar del resto del cable infinito. Lo mismo sucede en el otro extremo. Si esas impedancias terminales no son correctas, obtendrás reflejos en uno o ambos extremos.

No puedes medir fácilmente los 50Ω de un conector o cable sin un equipo especializado ( y a menudo muy caro) como un osciloscopio TDR. Si conectas un multímetro a cualquier longitud razonable de línea de transmisión, leerá circuito abierto.

La buena noticia es que los cables están marcados, y si el conector está diseñado correctamente y está hecho con los materiales correctos, puedes distinguir (por ejemplo) entre 50Ω y 75Ω simplemente haciendo mediciones mecánicas y comparando con la hoja de datos. Consulta la respuesta de Neil_UK aquí

Answer 3

Para cables y conectores, la impedancia de 50 Ω se refiere a la geometría de la conexión. La idea es mantener la misma impedancia desde la fuente hasta el destino.

Para elementos coaxiales simples, es una función de la proporción de diámetros exteriores e interiores y la constante dieléctrica del material del aislante. Para verificar un conector, debes confiar en el fabricante y la cadena de suministro (no dañado, número de parte correcto), o sacar un calibrador vernier, medir y comparar con la hoja de datos.

Si puedes ver pistas sobre el suelo en una placa (microstrip), entonces para sustratos de FR4, una pista de 50 Ω es aproximadamente el doble de ancha que el grosor del sustrato, otros materiales de sustrato pueden tener diferentes proporciones.

Las cajas electrónicas y antenas que se conectan están diseñadas para presentar generalmente una impedancia de 50 Ω en su conector. Precauciones - cuando están en funcionamiento, y a menudo solo en un rango de frecuencia limitado. Esto generalmente no se puede medir con un multímetro, se necesita un analizador de red de RF para verificar. Nuevamente, si están funcionando y se han obtenido correctamente, la hoja de datos debería decirte para qué están diseñados.

Answer 4

El conector SMA por sí mismo no tiene una impedancia de 50Ω, pero está especificado para funcionar correctamente en una línea de transmisión de 50Ω. Una línea de transmisión esencialmente es el arreglo de conectores y cables aquí con una propiedad especial que se aclara en lo siguiente.

Un conector, así como un cable, tienen capacitancia e inductancia parásitas. Piense en el cuerpo y la clavija como las dos placas de un condensador, de la misma manera que con el blindaje y el conductor interno del cable coaxial. Además, las líneas de cableado generan campos magnéticos y por lo tanto tienen inductancia. Para transportar señales de RF, estos parasitismos son extremadamente perjudiciales, distorsionan la señal. Sin embargo, un cable coaxial tiene una propiedad llamada impedancia de onda, y, un tanto fantástico para los no iniciados, todos los parasitismos desaparecen cuando el extremo se cortocircuita a través de una resistencia del mismo valor (también conocido como "terminado"). Así que si conecta 50Ω en un extremo de un "cable de 50Ω", visto desde el otro extremo ya no hay parasitismos, cualquiera que sea la longitud o el número de conexiones enchufables.

Las líneas de transmisión de RF siempre se construyen de esta manera, y si desea hacerlas enchufables, necesita conectores que no perturben esta característica. Los conectores adecuados están especificados con la impedancia de onda correspondiente, 50Ω para los conectores SMA.