Защо да изберете сребрени покрити проводници за кабели за предаване на сигнали с висока честота?

Високочестотните сигнали обикновено се отнасят за електрически сигнали над 1 MHz. В съвременните приложения много сценарии вече работят добре в GHz диапазона. Например, 5G RF сигнали могат да надхвърлят 60 GHz, а PCIe протоколите, често използвани в бързи сървъри, също достигат изключително високи честоти на предаване. С увеличаването на работната честота изискванията към материалите на кабелите, електрическите характеристики и конструктивния дизайн стават значително по-строги. Това прави високочестотното предаване една от най-чувствителните области на приложение по отношение на производителността на проводниците.

В тези приложения често използваните високочестотни кабели включват:

● Микро-коаксиални кабели (38–46 AWG)
● RF коаксиални кабели (20–36 AWG)
● Високочестотни и високоскоростни диференциални двойки (LVDS / USB / HDMI / PCIe)

Тези кабели се използват широко в оборудване, което изисква предаване на данни с висока скорост и висока разделителна способност на изображението, като например сървърни стойки, връзки за видео предаване при ББА, промишлени камери, имиджингови модули и медицински ултразвукови системи. Тъй като тези приложения изискват висока цялостност на сигнала, голяма честотна лента и силна устойчивост срещу смущения, изборът на материали за кабела и точността на контрола на структурата директно определят крайното качество на предаването.

Ключовите фактори, които влияят на предаването на високочестотни сигнали, идват основно от проводника, изолацията и екранирането. Сред тях материали за проводници имат значителни различия в електрическата проводимост — среброто има най-висока проводимост, следвано от медта, докато алуминият и сплавите имат по-ниска. Повърхностната структура, гладкостта и шероховатостта на проводника също оказват съществено влияние върху загубите при високи честоти. За изолационните материали колкото по-нисък е диелектричният коефициент (Dk) и коефициентът на разсейване (Df), толкова по-добре кабелът може да намали затихването на сигнала. Освен това структурите на екраниране (като единична увивка, двойна оплетка или фолио + оплетка) и последователността в размерите на диаметъра на кабела допълнително повлияват контрола на импеданса и устойчивостта към ЕМИ. Всички тези фактори заедно определят общото качество на предаване на високочестотни кабели.

Във високочестотни среди едно важно физическо явление силно влияе на сигнала — ефектът повърхностен ефект .

Какво е ефектът на повърхностния слой?
Когато честотата на сигнала нараства, разпределението на тока в проводника се променя. Ефективният ток се концентрира все повече върху външната повърхност на проводника, вместо да протича през целия му напречен разрез. Това означава, че съпротивлението на повърхността на проводника определя големината на загубите при висока честота. Колкото по-висока е честотата, толкова повече токът „се движи само по повърхността“, което прави материала на повърхността и неговата проводимост най-важните фактори за представянето при висока честота.

Поради ефекта на повърхността, токът с висока честота протича предимно по външния слой на проводника. Среброто, като най-проводимият метал (106% IACS), става най-ефективният материал за покритие на проводници, подобряващ представянето при високи честоти. Чрез нанасяне на слой сребро върху меден проводник (обикновено над 0,3 μm, в зависимост от приложението), ефективното повърхностно съпротивление може значително да се намали, което позволява на сигналите с висока честота да преминават с по-малки загуби и по-голяма стабилност. В резултат на това медните проводници с посребрене са станали най-широко разпространеното и икономически изгодно решение в проектирането на кабели за високи честоти — резултат, подкрепен от теорията, тестови данни и практически производствени съображения.

Резултатите от тестове в индустрията показват, че медните проводници със сребърно покритие имат значително по-ниски загуби при високи честоти в сравнение с обикновени медни, лекирани с калай или никел. Предимствата от сребърното покритие включват намаляване на затихването при високи честоти с 10–20%, подобряване на стабилността при дълги разстояния, по-добра яснота на изображението с по-малко шум, минимизиране на ЕМИ излъчвания и по-добра устойчивост към промени в съпротивлението, причинени от температурни колебания. Сребърното покритие осигурява и превъзходна устойчивост към окисляване. Тези предимства са особено забележими при приложения, свързани с изображения, като видео връзки за БПЛА, промишлени камери, ендоскопи и медицински системи за визуализация, където затихването при високи честоти директно влияе върху качеството на изображението. В такива случаи сребърното покритие осигурява ясни и измерими подобрения в производителността.

Сред множеството производители на кабели, използващи медни проводници със сребърно покритие, Hotten Cable — базирана в Сучжоу, Дзянсу — е добре установена компания с пълен спектър от възможности за проектиране и производство в областта на високочестотните кабели. Hotten поддържа производството на ултрафини сигнали за предаване на сигнали с диаметър 40–50 AWG и предлага процеси за екструзия на изолация с ниска диелектрична константа и висока честота, включително PFA, PTFE и пяна PFA. Тези напреднали възможности за проектиране и производство осигуряват отлично стабилност на продуктите. Коаксиалните кабели на Hotten се използват широко в медицински ултразвукови апарати, системи за видео предаване на БПЛА, промишлени ендоскопи, камерни модули и различни други приложения, които изискват висока честотна стабилност. Освен това Hotten предоставя пълни решения за кабели и кабелни сглобки, обхващащи проектиране на проводници, изолация, екраниране и структурна конфигурация — което позволява на клиентите да получат оптималната комбинация от материали и структурно проектиране за техните специфични нужди при високочестотно предаване.