برای ردیابی با عرض معین، سه عامل اصلی بر امپدانس تأثیر می گذاردPCBآثار اول از همه، EMI (تداخل الکترومغناطیسی) میدان نزدیک رد PCB با ارتفاع اثر از صفحه مرجع متناسب است. هرچه ارتفاع کمتر باشد، تابش کمتر است. در مرحله دوم، تداخل به طور قابل توجهی با ارتفاع ردیابی تغییر خواهد کرد. اگر ارتفاع به نصف کاهش یابد، تقاطع به نزدیک به یک چهارم کاهش می یابد. در نهایت، هرچه ارتفاع کمتر باشد، امپدانس کمتر است و کمتر در معرض بارهای خازنی قرار می گیرد. هر سه عامل به طراح این امکان را می دهند که ردیابی را تا حد امکان به صفحه مرجع نزدیک نگه دارد. دلیلی که مانع از کاهش ارتفاع ردیابی به صفر می شود این است که اکثر تراشه ها نمی توانند خطوط انتقال را با امپدانس کمتر از 50 اهم هدایت کنند. (یک مورد خاص از این قانون، Rambus است که می تواند 27 اهم رانندگی کند و سری BTL National که می تواند 17 اهم رانندگی کند). همه موقعیت ها برای استفاده از 50 اهم بهترین نیستند. به عنوان مثال، ساختار بسیار قدیمی NMOS پردازنده 8080 با سرعت 100 کیلوهرتز بدون مشکل EMI، crosstalk و بار خازنی کار می کند و نمی تواند 50 اهم را درایو کند. برای این پردازنده امپدانس بالا به معنای مصرف کم انرژی است و باید تا حد امکان از سیم های نازک و با امپدانس بالا استفاده کنید. یک دیدگاه کاملاً مکانیکی نیز باید در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، از نظر چگالی، فاصله بین لایه های یک برد چند لایه بسیار کم است و فرآیند عرض خط مورد نیاز برای امپدانس 70 اهم دشوار است. در این حالت باید از 50 اهم استفاده کنید که عرض خط وسیع تری دارد و ساخت راحت تری دارد. امپدانس کابل کواکسیال چقدر است؟ در زمینه RF، مسائل در نظر گرفته شده با موارد در نظر گرفته شده در PCB یکسان نیست، اما کابل های کواکسیال در صنعت RF نیز محدوده امپدانس مشابهی دارند. طبق انتشارات IEC (1967)، 75 اهم یک استاندارد امپدانس رایج برای کابل‌های کواکسیال است (توجه داشته باشید: هوا به عنوان یک لایه عایق استفاده می‌شود) زیرا می‌توانید برخی از پیکربندی‌های رایج آنتن را مطابقت دهید. همچنین کابل 50 اهم را بر اساس پلی اتیلن جامد تعریف می کند، زیرا زمانی که لایه محافظ خارجی با قطر ثابت و ثابت دی الکتریک روی 2.2 ثابت شود (ثابت دی الکتریک پلی اتیلن جامد)، کاهش اثر پوستی امپدانس 50 اهم کمترین مقدار است. شما می توانید از فیزیک پایه ثابت کنید که 50 اهم بهترین است. کاهش اثر پوستی کابل L (بر حسب دسی بل) متناسب با کل مقاومت اثر پوستی R (طول واحد) تقسیم بر امپدانس مشخصه Z0 است. کل مقاومت اثر پوستی R مجموع مقاومت لایه محافظ و هادی میانی است. مقاومت اثر پوستی لایه محافظ با قطر آن d2 در فرکانس های بالا نسبت معکوس دارد. مقاومت اثر پوستی هادی داخلی کابل کواکسیال با قطر آن d1 در فرکانس های بالا نسبت معکوس دارد. بنابراین کل مقاومت سری R با (1/d2 +1/d1) متناسب است. با ترکیب این عوامل، با توجه به d2 و ثابت دی الکتریک مربوطه ER ماده عایق، می توانید از فرمول زیر برای کاهش از بین رفتن اثر پوستی استفاده کنید. در هر کتاب پایه ای در مورد میدان های الکترومغناطیسی و امواج مایکروویو، می توانید متوجه شوید که Z0 تابعی از d2، d1 و ER است (توجه داشته باشید: گذردهی نسبی لایه عایق). معادله 2 را در معادله 1 قرار دهید و صورت و مخرج در d2 ضرب می شوند. ، پس از مرتب سازی فرمول 3، جمله ثابت (/60)*(1/d2) جدا می شود و عبارت موثر ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) حداقل نقطه را تعیین می کند. به نقطه حداقل فرمول در فرمول 3 که فقط با d2/d1 کنترل می شود و ربطی به ER و مقدار ثابت d2 ندارد، دقیق تر نگاه کنید. d2/d1 را به عنوان پارامتر در نظر بگیرید و یک نمودار برای L رسم کنید. وقتی d2/d1=3.5911 (توجه: حل معادله ماورایی)، حداقل مقدار را بدست آورید. با فرض اینکه ثابت دی الکتریک پلی اتیلن جامد 2.25 و d2/d1=3.5911 باشد، امپدانس مشخصه 51.1 اهم است. مدت ها پیش، مهندسان رادیو، برای راحتی، این مقدار را به 50 اهم به عنوان مقدار بهینه برای کابل های کواکسیال تقریب زدند. این ثابت می کند که حدود 0 اهم، L کوچکترین است. اما این تاثیری بر استفاده شما از امپدانس های دیگر ندارد. به عنوان مثال، اگر یک کابل 75 اهم 5 با همان قطر محافظ (نکته: d2) و عایق (توجه: ER) بسازید، کاهش اثر پوستی 12٪ افزایش می یابد. برای عایق های مختلف، امپدانس بهینه تولید شده توسط نسبت بهینه d2/d1 کمی متفاوت خواهد بود (توجه: به عنوان مثال، عایق هوا مربوط به حدود 77 اهم است و مهندس مقدار 75 اهم را برای استفاده آسان انتخاب می کند). سایر مکمل‌ها: اشتقاق بالا همچنین توضیح می‌دهد که چرا سطح برش کابل تلویزیون 75 اهم یک ساختار هسته توخالی به شکل نیلوفر آبی است در حالی که کابل ارتباطی 50 اهم یک هسته جامد است. یک یادآوری مهم نیز وجود دارد. تا زمانی که شرایط اقتصادی اجازه می دهد، سعی کنید کابلی با قطر بیرونی زیاد انتخاب کنید (توجه: d2). علاوه بر افزایش استحکام، دلیل اصلی این است که هرچه قطر بیرونی بزرگتر باشد، قطر داخلی (نسبت بهینه قطر d2) /d1 بیشتر باشد، البته افت RF هادی کمتر است. چرا 50 اهم به استاندارد امپدانس خطوط انتقال RF تبدیل شده است؟ Bird Electronics یکی از پرتیراژترین نسخه‌های داستان را ارائه می‌کند، از هارمون بانینگ "کابل: ممکن است داستان‌های زیادی در مورد منشا 50 اهم وجود داشته باشد." در روزهای اولیه کاربرد مایکروویو، در طول جنگ جهانی دوم، انتخاب امپدانس کاملاً به نیازهای استفاده بستگی داشت. برای پردازش با توان بالا، اغلب از 30 اهم و 44 اهم استفاده می شد. از طرف دیگر، امپدانس خط پر از هوا با کمترین تلفات 93 اهم است. در آن سال‌ها، برای فرکانس‌های بالاتر که به ندرت استفاده می‌شد، کابل‌های انعطاف‌پذیر انعطاف‌پذیر وجود نداشت، فقط کانال‌های سفت و سخت پر از هوا وجود داشت. کابل های نیمه سخت در اوایل دهه 1950 متولد شدند و کابل های انعطاف پذیر مایکروویو واقعی حدود 10 سال بعد ظاهر شدند. با پیشرفت تکنولوژی، استانداردهای امپدانس باید ارائه شود تا تعادلی بین اقتصاد و راحتی ایجاد شود. در ایالات متحده، 50 اهم یک انتخاب مصالحه است. برای ارتش و نیروی دریایی مشترک برای حل این مشکلات، سازمانی به نام JAN تأسیس شد که بعداً DESC به طور ویژه توسط MIL توسعه یافت. اروپا 60 اهم را انتخاب کرد. در واقع، متداول ترین مجرای مورد استفاده در ایالات متحده از میله ها و لوله های آب موجود تشکیل شده است و 51.5 اهم بسیار رایج است. دیدن و استفاده از آداپتور/مبدل از 50 اهم به 51.5 اهم عجیب است. در پایان، 50 اهم پیروز شد و مجراهای مخصوصی ساخته شد (یا شاید دکوراتورها کمی قطر لوله های خود را تغییر دادند). اندکی بعد، تحت تأثیر یک شرکت مسلط در صنعت مانند هیولت پاکارد، اروپایی ها نیز مجبور به تغییر شدند. 75 اهم استاندارد ارتباطات از راه دور است. از آنجایی که این یک خط پرکننده دی الکتریک است، کمترین تلفات در 77 اهم به دست می آید. 93 اهم برای اتصال کوتاه مانند اتصال هاست کامپیوتر و مانیتور استفاده شده است. ویژگی خازن کم آن بار روی مدار را کاهش می دهد و امکان اتصال طولانی تر را فراهم می کند. خوانندگان علاقه مند می توانند به سری MIT RadLab، جلد 9، که شامل توضیحات مفصل تری است مراجعه کنند.
