Pertanyaan ini sebagai yang ditulis awalnya terdengar agak gila: awalnya diajukan kepada saya oleh seorang kolega sebagai lelucon. Saya seorang ahli fisika NMR eksperimental. Saya sering ingin melakukan eksperimen fisik yang pada akhirnya mendidih untuk mengukur tegangan AC kecil (~ μV) sekitar 100-300 MHz, dan menarik arus sekecil mungkin. Kami melakukan ini dengan rongga resonansi dan konduktor koaksial yang cocok dengan impedansi (50 Ω). Karena kami kadang-kadang ingin meledakkan sampel kami dengan kW RF, konduktor ini seringkali cukup "gemuk" - coax berdiameter 10 mm dengan konektor tipe-N berkualitas tinggi dan kehilangan insersi rendah rendah pada frekuensi yang diinginkan.
Namun, saya pikir pertanyaan ini menarik, untuk alasan yang akan saya uraikan di bawah. Hambatan DC dari rakitan konduktor coax modern sering diukur dalam ~ 1 Ω / km, dan dapat diabaikan untuk 2 m kabel yang biasanya saya gunakan. Pada 300 MHz, bagaimanapun, kabel memiliki kedalaman kulit yang diberikan oleh
sekitar empat mikron. Jika seseorang mengasumsikan bahwa pusat coax saya adalah kawat padat (dan karenanya mengabaikan efek proximity), total resistansi AC secara efektif
di mana D adalah total diameter kabel. Untuk sistem saya, ini sekitar 0,2 Ω. Namun, menahan segala sesuatu yang lain konstan, perkiraan naif ini menyiratkan bahwa skala kerugian AC Anda 1 / D, yang akan cenderung menyiratkan bahwa seseorang ingin konduktor sebesar mungkin.
Namun, diskusi di atas sepenuhnya mengabaikan kebisingan. Saya mengerti bahwa setidaknya ada tiga sumber utama kebisingan yang harus saya pertimbangkan: (1) kebisingan termal (Johnson-Nyquist), yang disebabkan oleh konduktor itu sendiri dan kapasitor yang sesuai di jaringan saya, (2) kebisingan yang disebabkan oleh radiasi RF di tempat lain di alam semesta, dan (3) suara tembakan dan suara 1 / f muncul dari sumber fundamental. Saya tidak yakin bagaimana interaksi ketiga sumber ini (dan apa pun yang saya lewatkan!) Akan mengubah kesimpulan yang dicapai di atas.
Secara khusus, ekspresi untuk tegangan kebisingan Johnson yang diharapkan,
pada dasarnya tidak tergantung pada massa konduktor, yang menurut saya agak aneh - orang mungkin berharap bahwa massa termal yang lebih besar dari bahan nyata akan memberikan lebih banyak kesempatan untuk (setidaknya secara sementara) arus kebisingan yang diinduksi. Selain itu, semua yang saya kerjakan adalah RF yang terlindungi, tetapi saya tidak bisa tidak berpikir bahwa pelindung itu (dan seluruh ruangan) akan memancarkan sebagai benda hitam pada 300 K ... dan karena itu memancarkan beberapa RF yang sebaliknya. dirancang untuk berhenti.
Pada titik tertentu , perasaan saya adalah bahwa proses kebisingan ini akan berkonspirasi untuk membuat peningkatan dalam diameter konduktor yang digunakan tidak ada gunanya, atau merusak kanan bawah. Naif, saya pikir ini jelas benar, atau laboratorium akan diisi dengan kabel yang sangat besar untuk digunakan dengan eksperimen sensitif. Apakah saya benar?
Apa adalah yang optimum diameter konduktor koaksial untuk digunakan saat membawa informasi yang terdiri dari perbedaan potensial dari beberapa besaran kecil v pada frekuensi AC f? Apakah semuanya begitu didominasi oleh keterbatasan preamplifier (GaAs FET) sehingga pertanyaan ini sama sekali tidak ada gunanya?