始终使用直径较大的导体来传输较小的信号是否明智？
最初写的这个问题听起来有点疯狂：最初是由一个同事问我这个笑话的。我是一名实验NMR物理学家。我经常想进行物理实验，最终将其归结为在约100-300 MHz的频率下测量较小的交流电压（〜µV），并吸收尽可能小的电流。我们通过谐振腔和阻抗匹配（50Ω）同轴导体来实现。因为有时我们想用一千瓦的射频对样品进行爆破，所以这些导体通常非常“轻巧”-直径为10 mm的同轴电缆，带有高质量的N型连接器，并且在感兴趣的频率下具有较低的低插入损耗。 但是，我认为这个问题很有趣，原因如下。现代同轴电缆导体组件的直流电阻通常以〜1Ω/ km进行测量，对于我通常使用的2 m电缆可以忽略不计。但是，在300 MHz时，电缆的趋肤深度为 δ= 2 ρωμ---√δ=2ρωμ \delta=\sqrt{{2\rho }\over{\omega\mu}} 大约四微米。如果假设同轴电缆的中心是一根实心线（因此忽略了邻近效应），则总的交流电阻有效 [R交流电≈ 大号ρπd δ，[R交流电≈大号ρπdδ， R_\text{AC}\approx\frac{L\rho}{\pi D\delta}, 其中D是电缆的总直径。对于我的系统，这约为0.2Ω。但是，如果将其他所有条件保持不变，那么这种幼稚的近似值意味着您的AC损耗比例为1 / D，这将意味着您希望导体尽可能大。 但是，以上讨论完全忽略了噪声。我了解至少应考虑三个主要噪声源：（1）导体本身和网络中匹配电容器中产生的热（Johnson-Nyquist）噪声，（2）RF辐射引起的噪声（3）散布噪声和1 / f噪声是由基本源产生的。我不确定这三个来源（以及我可能错过的任何来源）的相互作用将如何改变以上得出的结论。 尤其是预期约翰逊噪声电压的表达式， vñ= 4 千乙Ťř Δ ˚F--------√，vñ=4ķ乙Ť[RΔF， v_n=\sqrt{4 k_B T R \Delta f}, 它基本上与导体的质量无关，我天真地发现它很奇怪-可以预期，实际材料的较大热质量将为（至少是瞬态的）感应噪声电流提供更多机会。此外，我使用的所有东西都被RF屏蔽，但是我不禁认为屏蔽（以及房间的其余部分）将以300 K的黑体辐射...因此发出一些 RF，否则设计停止。 在某种程度上，我的直觉是，这些噪声过程将合谋使所用导体的直径无意义地增加，或者对右下方有害。天真的，我认为这显然是对的，否则实验室中将充满绝对大的电缆以用于敏感的实验。我对吗？ 什么是该最佳同轴导体直径在交流频率f携带由一些小的幅度V的电位差的信息时，使用？一切都受（GaAs FET）前置放大器的局限性支配吗，以至于这个问题完全没有意义？