50옴 동축 케이블은 50옴의 특성 임피던스를 갖는 전송선이며, 낮은 신호 손실과 합리적인 전력 처리 기능의 균형을 유지하기 때문에 대부분의 RF 시스템에서 기본적으로 선택됩니다. "50옴" 등급은 멀티미터로 측정할 수 있는 DC 저항을 의미하지 않습니다. 이는 무선 주파수에서 케이블을 따라 전압과 전류가 어떻게 이동하는지 설명합니다. 이 기사에서는 50Ω 임피던스가 실제로 무엇을 의미하는지, 업계에서 이를 채택한 이유, 다른 임피던스와 비교하는 방법, 구매하기 전에 확인해야 할 사항에 대해 설명합니다. 전체 단계별 선택 방법이 필요한 경우 당사를 참조하십시오. RF 동축 커넥터 가이드 .
동축 케이블에서 50Ω은 무엇을 의미합니까?
케이블의 특성 임피던스는 케이블을 따라 이동하는 파동의 전압 대 전류 비율이며 케이블의 기하학적 구조와 유전체 재료에 의해 고정됩니다. 동축 케이블의 경우 임피던스는 대략 Z0 = (138 / sqrt(εr)) × log10(D/d)입니다. 여기서 D는 외부 실드의 내부 직경, d는 내부 도체의 외부 직경, εr은 유전체의 상대 유전율입니다.
이 임피던스는 케이블 길이와 무관합니다. 동일한 50ohm 케이블의 10m 및 100m 길이는 네트워크 분석기로 측정할 때 둘 다 거의 동일한 특성 임피던스를 나타냅니다. DC 저항계는 낮은 직렬 저항(종종 짧은 부분의 경우 0Ω, 장기간의 경우 수 Ω)만 판독하므로 50Ω 정격을 확인하는 데 사용할 수 없습니다.
- 특성 임피던스는 길이가 아닌 구성에 따라 설정됩니다.
- 임피던스 값은 신호 파장이 케이블 길이와 비슷하거나 더 작은 주파수에서만 의미가 있습니다.
- 불일치로 인해 반사가 발생하여 삽입 손실과 신호 왜곡이 증가합니다.
50옴이 RF 표준이 된 이유
50Ω 표준은 공기 유전체 케이블의 낮은 감쇠와 높은 전력 처리 간의 가장 실용적인 절충안이기 때문에 등장했습니다. 공기 유전체가 있는 동축 라인의 경우 최대 전력 처리 피크는 30Ω에 가깝고 최소 감쇠는 77Ω에 가깝습니다. 이 두 값의 기하 평균은 약 48Ω이며, 이는 자연스럽게 오늘날 우리가 사용하는 50Ω으로 반올림됩니다.
고체 폴리에틸렌 및 기타 저손실 유전체가 표준이 되었을 때 최적 값은 약간 이동했지만 50Ω은 충분히 근접한 수준으로 유지되었으며 이미 통신 및 테스트 장비 엔지니어가 널리 사용하고 있습니다. 레이더, 무선 송수신기, 실험실 장비, 이후 셀룰러 및 무선 장비는 모두 50옴으로 표준화되었습니다.
50옴 대 75옴 대 기타 임피던스
범용 RF 작업의 경우 50ohm 케이블을 선택하십시오. 전력 처리가 덜 중요한 방송 비디오나 TV와 같은 저손실 수신 애플리케이션에만 75Ω 케이블을 선택하십시오. 표에서는 주요 차이점을 비교합니다.
| 임피던스 | 일반적인 사용 | 신호 손실 | 파워 핸들링 | 커넥터 유형 |
|---|---|---|---|---|
| 50옴 | 무선, 테스트 장비, 라디오, 안테나 피더, IoT | 낮음 | 보통에서 높음 | BNC, N, SMA, TNC, UHF |
| 75옴 | 방송영상, CCTV, 케이블TV, 전화 | 낮음er than 50 ohm for the same outer size | 낮음er | BNC, F, RCA |
| 93옴 | 레거시 데이터 전송, 초기 LAN | 특정 저속 데이터의 경우 매우 낮음 | 매우 낮음 | BNC(희귀) |
50옴 시스템에서 75옴 케이블을 사용하면 신호의 일부를 반영하는 불일치가 발생합니다. 낮은 주파수와 짧은 길이에서는 효과가 무시할 수 있지만, 수백 메가헤르츠를 초과하거나 긴 케이블의 경우 리플과 손실이 추가되어 일반적으로 허용되지 않습니다.
50옴 동축 케이블을 선택하는 방법
작동 주파수에서 허용 가능한 최대 손실을 설정한 다음 전력 처리, 기계적 유연성, 차폐 및 임피던스 허용 오차를 확인하십시오. 가장 흔한 실수는 실제 관심 주파수에서 감쇠를 확인하지 않고 가장 저렴한 RG-58 유사 제품을 구입하는 것입니다.
- 전송할 최고 주파수를 결정하십시오. 주파수에 따라 손실이 증가하므로 100MHz에서 작동하는 케이블은 6GHz에서는 사용하지 못할 수도 있습니다.
- 1GHz에서 100m당 dB로 지정되는 미터당 케이블 감쇠로 총 손실을 계산합니다. 실행 길이를 곱하고 커넥터 손실을 추가하십시오.
- 외부 도체 구조를 확인하십시오. 브레이드는 유연하지만 누출됩니다. 포일과 브레이드를 합하면 더 나은 차폐 기능을 제공합니다. 반경질 및 주름진 구리는 고정 설치에 대해 손실이 가장 적고 차폐 성능이 가장 좋습니다.
- 임피던스 허용 오차를 확인하십시오. 우수한 50옴 유연성 케이블은 일반적으로 ±2옴 이내의 특성 임피던스를 유지합니다. 품질이 낮은 케이블은 더 많이 드리프트되어 VSWR이 높아질 수 있습니다.
- 커넥터 제품군과 결합 인터페이스를 확인하십시오. 50옴 SMA 커넥터는 기계적으로나 전기적으로 50옴 N 커넥터와 동일하지 않으며 둘 다 75옴 BNC 포트에 강제로 연결해서는 안 됩니다.
일반적인 일반 50Ω 케이블 제품군에는 짧고 유연한 패치 리드용 RG-58/U, 고전력 기지국 실행용 RG-213/U, 긴 피더용 저손실 폼 유전체 케이블이 포함됩니다. 실제 성능은 구성 품질에 따라 다르므로 주문하기 전에 항상 데이터시트 감쇠 곡선을 비교하십시오.
50Ω 케이블에 커넥터 연결
모든 50옴 케이블에는 케이블 직경과 대상 포트에 맞는 50옴 커넥터가 필요합니다. 커넥터 임피던스가 일치하지 않으면 반사가 발생하고 인터페이스가 손상될 수 있습니다. 예를 들어, 75Ω BNC 커넥터는 50Ω BNC 커넥터와 결합될 수 있지만 접합부의 임피던스 단계로 인해 VSWR이 증가하고 중앙 핀이 치수상 항상 호환되는 것은 아닙니다. N형 및 SMA 커넥터는 50Ω 시스템에서 훨씬 더 일관성이 있는 반면, TNC는 나사식 내후성 BNC 버전을 제공합니다.
SMA 커넥터
SMA는 최대 18GHz의 주파수와 라디오, 안테나, 테스트 설비와 같은 소형 모듈에 가장 적합한 선택입니다. 연성, 반강성, 마이크로스트립 등 케이블 유형에 맞는 SMA 커넥터를 선택하세요.
광대역 애플리케이션용 SMA RF 동축 커넥터 반강성 케이블에서 DC~18GHz를 지원하는 50ohm 임피던스의 SMA 커넥터를 살펴보세요. 이는 앞의 텍스트에서 언급한 소형 모듈 및 고주파 회로에 적합합니다. 제품보기 → N 커넥터
N 커넥터는 DC에서 11GHz 이상까지 탁월한 반복성을 갖춘 견고한 50Ω 커넥터입니다. 이는 기지국 필터, RF 증폭기 및 실외 안테나 피더에 일반적으로 사용됩니다.
나사 커플링이 있는 N RF 동축 커넥터 이 견고한 50옴 커넥터는 반경질 케이블에서 최대 11GHz까지 작동합니다. 주변 설명에서 언급한 바와 같이 기지국 필터 및 실외 피더에 이상적입니다. 제품보기 → BNC 커넥터
BNC 커넥터는 빠른 연결에 편리하지만 특정 BNC의 정격이 50ohm이고 해당 주파수 범위에 맞는지 확인하십시오. 75Ω 비디오 회로에도 동일한 쉘이 사용되므로 결합하기 전에 데이터시트를 확인하세요.
베이요넷 커플링이 있는 BNC RF 동축 커넥터 빠른 연결 및 분리가 필요한 경우 50옴 또는 75옴 BNC 커넥터를 확인하세요. 문맥에서는 결합 전에 주파수 및 임피던스 정격을 확인하라는 경고를 제공하므로 이 페이지가 유용합니다. 제품보기 → 케이블을 조립할 때 커넥터가 유연한 편조 케이블이나 반강성 케이블 등 사용 중인 정확한 케이블 제품군에 맞게 지정되었는지 확인하세요. 두 포트 인터페이스가 다른 경우 저손실 50ohm을 사용하십시오. RF 어댑터 긴 케이블에 적응하는 대신.
일반적인 응용 프로그램 및 설치 확인
무선 인프라, 테스트 및 측정, 항공 전자 공학, IoT 장치 및 트랜시버가 안테나를 구동하는 모든 시스템에서 50Ω 동축 케이블을 찾을 수 있습니다. 이러한 애플리케이션에서 케이블 임피던스는 PCB의 커넥터에서 안테나 피드 포인트까지 일치하는 체인의 일부입니다.
- 벤치 테스트 리드와 스펙트럼 분석기 연결은 짧은 50옴 패치 케이블을 사용합니다.
- 기지국 안테나 피더는 N형 커넥터가 있는 저손실 50Ω 케이블을 사용합니다.
- 소프트웨어 정의 라디오는 종종 RF를 50ohm SMA 암 포트로 라우팅합니다.
- GPS 수신기, 텔레매틱스 및 무선 모듈은 동일한 50옴 임피던스 규칙을 공유합니다.
실외 설치의 경우 케이블에 내후성 재킷이 있는지 확인하고 진입점 근처에 서지 보호기 또는 낙뢰 보호 부품을 추가하십시오. 50Ω 작동용으로 설계된 보호기는 서지 경로를 통해 시스템의 특성 임피던스를 유지합니다.
자주 묻는 질문
엔지니어가 50Ω 케이블을 선택하기 전에 가장 자주 묻는 질문은 다음과 같습니다.
50옴 시스템에서 75옴 케이블을 사용할 수 있습니까?
예, 하지만 짧은 임시 테스트에만 해당되며 고전력이나 고주파에서는 해당되지 않습니다. 임피던스 불일치로 인해 약 (75-50)/(75 50) 또는 0.2의 반사 계수가 생성됩니다. 이는 신호 전력의 약 4%가 반사된다는 의미입니다. 반사 손실은 약 14dB에 불과하며 벤치 작업에는 허용될 수 있지만 송신기에는 거의 허용되지 않습니다.
50옴 케이블은 멀티미터에서 50옴을 측정합니까?
아니요. 멀티미터는 DC를 적용하고 중앙 도체와 차폐의 직렬 저항을 측정합니다. 이는 일반적으로 짧은 케이블의 경우 10Ω 미만입니다. 특성 임피던스는 AC 파동 속성이며 네트워크 분석기 등을 사용하여 RF에서 임피던스 분석을 통해서만 정확하게 측정할 수 있습니다.
50ohm과 75ohm BNC 커넥터의 차이점은 무엇입니까?
기본 쉘은 동일하지만 75옴 BNC 커넥터는 중앙 도체 프로필이 다르며 인터페이스를 저하시키지 않고 50옴 유형과 상호 교환할 수 없습니다. 50옴 플러그는 75옴 잭과 물리적으로 결합되지만 임피던스 변화와 접촉력 저하로 인해 VSWR이 증가하고 반복 연결 시 잭이 손상될 수 있습니다.
50옴 안테나 피더용 케이블은 무엇을 구입해야 합니까?
손실 예산을 초과하는 가장 얇은 케이블을 선택하십시오. 짧은 실내 주행에는 RG-58형이 편리합니다. 실외에서 장시간 사용하거나 1GHz 이상의 주파수를 사용하려면 폐쇄 셀 재킷과 N형 커넥터가 있는 저손실 50Ω 케이블을 선택하고 실제 주파수에서 감쇠를 확인하세요.
