Значението на съгласуваността на импеданса (50Ω / 75Ω) в ултрафини микрокоаксиални кабели AWG: Защо отклонение в размера от 0,01 mm може да повлияе на предаването в GHz

При предаването на сигнали с висока честота и висока скорост „съгласуваност на импеданса 50Ω / 75Ω“ е тема, от която инженерите никога не могат да избягат. Особено при използването на изключително тънки микрокоаксиални кабели като 38–50 AWG, дори и сякаш незначително отклонение от 0,01 mm може да бъде „усилено“ на ниво GHz, което води до значителни отражения на сигнала и влошаване на производителността.

В тази статия се обясняват основите на високочестотното предаване и импеданса, комбинирани с геометричните характеристики на микрокоаксиалните структури, за да се поясни защо микрокабелите са изключително чувствителни към размерните допуски. Освен това се представят инженерните възможности на Hotten за контролиране на съгласуваността на импеданса.

1. Основни понятия за високочестотно предаване и импеданс

При приложения с ниска честота или за енергия често се фокусираме върху напречното сечение на проводника, съпротивлението, пада на напрежението и повишаването на температурата.

Въпреки това при **предаване на сигнали с висока честота**, един от най-важните електрически параметри става **характеристично съпротивление (Z₀)**.

Какво е характеристично съпротивление?

Характеристичното съпротивление е вградено свойство на предавателната линия, определено от конструкцията на проводника, изолационния материал и геометричните размери. При коаксиални кабели се използват два често срещани стандарта:

• **50Ω** – използва се при ВЧ, микровълнови и цифрови сигнали с висока скорост

• **75Ω** – използва се при предаване на видео и изображения

При високи честоти, ако източникът, кабелът, конекторът и товарът нямат съгласувани съпротивления, **възникват отражения в местата на несъответствия**, които причиняват:

• Увеличена загуба на отразен сигнал

• Увеличена вносна загуба

• Затваряне на окото в диаграмата и по-висок BER

• Шум в изображението, призрачни образи или артефакти като сняг

Следователно, при работа в **GHz диапазона**, стабилността на импеданса става от решаващо значение.

2. Геометрична връзка между микрокоаксиалната структура и импеданса

За коаксиални структури, характеристичният импеданс се определя основно от:

• Диаметър на вътрешния проводник (d)

• Вътрешен/външен диаметър на изолацията (при микрокоакс често външен D)

• Диелектрична проницаемост (εr)

• Покритие и структура на екранирането

С други думи:

**Z₀ зависи силно от отношението D/d и εr**.

При непроменени материали:

• По-дебел вътрешен проводник / по-тънък диелектрик → Z₀ намалява

• По-тънък вътрешен проводник / по-дебел диелектрик → Z₀ нараства

Тъй като външният диаметър на микрокоаксиалните кабели често е в обхвата **0,08–0,30 мм**, всяка малка промяна в размера значително ще повлияе на съотношението D/d и съответно на импеданса.

Пянестата изолация (пянест PFA/PTFE) допълнително увеличава чувствителността поради по-ниската εr и нейното влияние върху разпределението на електромагнитното поле.

3. Защо отклонение от 0,01 мм се усилва при GHz честоти?

Въпреки че 0,01 мм изглежда нищожно, при микрокоаксиални кабели с диаметър 0,08–0,30 мм това представлява голямо относително отклонение:

• При външен диаметър 0,30 мм → 0,01 мм ≈ 5%

• При външен диаметър 0,08 мм → 0,01 мм ≈ 20%

Отзивът на импеданса не е линеен — малки промени в размерите предизвикват **усилен ефект**:

• Ако външният диаметър на изолацията нарасне (D↑), тогава D/d се увеличава → Z₀ нараства.

• При кабел с 50 Ω, такива отклонения могат да доведат до **отклонение на импеданса с 2%–10%**.

На ниски честоти проблемите може да не са очевидни.

Но в **GHz диапазона**, дори малки несъответствия в импеданса водят до:

• По-висок коефициент на отражение

• Увеличена загуба на отразен сигнал

• По-големи загуби при вкарване

Ако възникнат множество несъответствия по дължината на кабела поради колебания в външния диаметър, тези отражения се натрупват – което причинява висок BER, затваряне на окото в диаграмата или интерференция на изображението.

Поради това ултрафините микрокоаксиални кабели трябва да контролират допуска на външния диаметър в рамките на **±0,005 mm** или по-строг.

4. Производствени предизвикателства при постигане на съгласуваност по размери и импеданс

Постигането на добра съгласуваност на импеданса при микрокоакс от 38–50 AWG изисква повече от правилно проектиране – необходимо е изключително високоточно производство.

4.1 Ултрафини проводници, изтеглени с висока кръглост

Колкото по-тънък е проводникът, толкова по-ниска е неговата механична якост. По време на изтегляне и сърдитене:

• Лесно възникват разтегляне, огъване и овалност

• Точността на AWG и кръглостта директно влияят на съотношението D/d

4.2 Екструзия на изолация — Контрол на външен диаметър и концентричност

Екструзията на микро-коаксиална изолация изисква:

• Контрол на външен диаметър, например 0,08 mm ±0,003 mm

• Концентричност над 90%

• Стабилен коефициент на пянообразуване за пяна диелектрик

Всяка промяна във външния диаметър незабавно причинява промяна в импеданса.

4.3 Екранираща структура

Микрокоакс използва ултрафини екраниращи жици:

• Диаметър на екраниращата жица

• Плътност и компактност на покритието

Те повлияват разпределението на електромагнитното поле около ядрото, което оказва влияние върху импеданса.

4.4 Съгласуваност на партидите и онлайн тестване

Осигуряването на постоянен импеданс изисква:

• Стабилно оборудване и стандартизирани параметри на процеса

• Непрекъснат или пробен мониторинг на външния диаметър (OD)

• Тестване чрез TDR, загуби при отразяване и загуби при вмъкване

Само комбинацията от **проектиране + процес + тестване** гарантира истинска съгласуваност на импеданса.

5. Инженерни възможности на Hotten Cable за контрол на импеданса в микрокоаксиални кабели

Hotten Cable се специализира във високочестотни микрокоаксиални продукти и притежава дългогодишен опит в осигуряването на съгласуван импеданс.

За микрокоаксиални кабели с калибър **38–50 AWG**, ние предлагаме:

• Електрически и геометрични проекти за 50Ω / 75Ω

• Високочестотно екструдиране на PFA / PTFE / Пяна PFA

• Прецизност на външен диаметър на микронно ниво и висока концентричност

• Множество структури за екраниране (единична оплетка, двойна оплетка, фолио + оплетка)

• Тестване и оценка на импеданс, загуба при внасяне/отразяване (IL/RL) на гигахерцови честоти

Чрез прецизен контрол на размера на проводника, външния диаметър на изолацията, диелектричния материал и екранирането, осигуряваме отлично стабилен импеданс — идеален за:

• Предаване на видео сигнал в БПЛА

• Промишлени камери

• Медицинска ултрасонография

• Ендоскопи

• Всяко приложение с висока честота на гигахерцови нива и малко пространство

За клиенти, които се нуждаят от **висока лента, ниски загуби и стабилна висококачествена предаване на сигнали в компактни устройства**, микрокоаксиален кабел с контролирани размери и последователност на импеданс означава по-добра производителност, по-бързо разработване и по-нисък системен риск.