výzvy výroby koaxiálního kabelu 50AWG: Nejde jen o to, aby byl kabel tenčí

Ve vysokého rozlišení vybavených kamerách, skládacích telefonech, lékařských endoskopech a dronech s gimbalovými systémy se termín „50AWG koaxiální kabel“ objevuje stále častěji. Mnozí si myslí, že obtíž výroby 50AWG mikrokoaxiálního kabelu spočívá pouze v tom, „udělat kabel tenčím“ – ve skutečnosti je toto pouze první krok. Skutečnou výzvou je: při extrémně malých rozměrech současně zajistit konzistentní impedanci, integritu signálu, mechanickou spolehlivost a vysokou výtěžnost při sériové výrobě.

1. Co je 50AWG mikrokoaxiální kabel a proč musí být tak tenký?

50AWG označuje extrémně jemnou velikost vodiče. Jeden měděný vodič má průměr pouze přibližně 0,03 mm – mnohem tenčí než lidský vlas. V kombinaci s extrémně tenkou izolací a jemným stíněním má hotový mikrokoaxiální kabel 50AWG typicky vnější průměr pouze asi 0,15 mm.

Existuje několik typických aplikačních scénářů, které podporují potřebu koaxiálního kabelu 50AWG:

1) Lékařské přístroje

Endoskopy, ultrazvukové sondy a jednorázové katetry pro intervenční zákroky vyžadují extrémně malý vnější průměr, vysokou ohebnost a vynikající průchodnost uvnitř těla.

2) Vysoce kvalitní zobrazování a senzory

moduly kamer 4K/8K, kamerové gimbaly a systémy strojového vidění potřebují vícekanálové vysokorychlostní diferenciální signály ve velmi omezeném prostoru.

3) Miniaturizovaná spotřební elektronika

Skládací displeje, extrémně tenké notebooky a brýle AR/VR mají všechny extrémně omezený vnitřní prostor a spoléhají se na extrémně jemné koaxiální kabely pro přenos vysokofrekvenčních signálů.

Stručně řečeno, čím více se produkty posouvají směrem k „menším, lehčím, tenčím a vyššímu rozlišení“, tím je pravděpodobnější, že budou přijaty mikrokoaxiální kabely 50AWG.

2. Výzva 1: Zpracování ultrajemného vodiče a kontrola povlaku

První překážkou při výrobě koaxiálního kabelu 50AWG je vodič. Obtíž neleží pouze v „vytvoření velmi tenkého drátu“, ale také:

1) Extrémně úzké tolerance rozměrů

Když je průměr vodiče tak malý, i nepatrná odchylka se může projevit jako změna impedance a posun útlumu. Tažení a žíhání drátu musí být přesně kontrolovány.

2) Vyvážení pevnosti a ohebnosti

• Příliš tvrdý: obtížné zkroucení a sestavení, navíc náchylnější k lomu při ohýbání.

• Příliš měkký: snadno se protahuje a deformuje, což ovlivňuje stabilitu impedance a kvalitu pájení.

3) Rovnoměrnost povlaku

Aplikace s vysokou frekvencí často používají stříbrem pokovené vodiče ke snížení ztrát při vysoké frekvenci. V měřítku 50AWG se nepravidelná tloušťka pokovení přímo projeví jako nestabilní elektrické parametry a ztráta výtěžnosti.

V důsledku toho kladou koaxiální kabely 50AWG velmi vysoké nároky jak na dodavatele vodičů, tak na vnitřní schopnosti zpracování vodičů.

3. Výzva 2: Vytlačování izolace a řízení vnějšího průměru/souososti

Mnozí si myslí, že práce je hotová, jakmile je kabel tenčí a izolace tenčí – u koaxiálních kabelů 50AWG je izolační vrstva ve skutečnosti klíčovým faktorem ovlivňujícím impedanci a stabilitu.

1) Řízení dielektrické konstanty

Pro podporu přenosu s vysokou frekvencí se obvykle používá vysokovýkonná, stabilní fluoropolymerová izolace, jako je PFA.

2) Tloušťka izolace a souosost

U 50Ω struktury je geometrický vztah mezi vodičem a izolací extrémně citlivý. Pokud je souosost dokonce mírně mimo specifikaci, může se impedance po celé délce cívky pohybovat mimo návrhové tolerance.

3) Konzistence vnějšího průměru izolace

Například, když je vnější průměr izolace 0,08 mm, je tolerance často udržována na ±0,003 mm nebo ještě přesněji. Tlaková linka musí mít průběžnou kontrolu průměru, zkoušku jiskrou a kontrolu povrchových vad.

Proto si mnozí zákazníci všimnou, že i když různí výrobci uvádějí „50AWG mikrokoaxiální kabel“, může se jejich konzistence impedance a útlumové vlastnosti v reálném testování výrazně lišit.

4. Výzva 3: Ultrajemné stínění a výkon při odstínění elektromagnetických rušení (EMI)

50AWG koaxiální kabely jsou obvykle vybaveny ultrajemnými stínícími dráty o průměru kolem 0,018 mm, které tvoří vinuté stínění.

Hlavní výzvy zahrnují:

1) Hustota a krytí stínění

Protože jádro i stínící vodiče jsou velmi jemné, špatná kontrola napětí snadno vede k nerovnoměrnému vinutí, mezerám a nestabilnímu krytí. To přímo zhoršuje odstínění kabelu proti elektromagnetické interferenci (EMI).

Vysokorychlostní signální cesty a mnoho lékařských aplikací vyžadují vysokou účinnost stínění, což posouvá procesní limity na hranici.

2) Kompromis mezi stíněním a ohebností

• Pokud je stínění navinuto příliš pevně, snižuje se ohebnost kabelu a trpí životnost při opakovaném ohýbání.

• Pokud je stínění příliš volné, klesá účinnost stínění a kabel je více náchylný k vnějšímu rušení.

3) Odlehčení namáhání a konstrukce ohybové oblasti

Od fáze návrhu jsou potřeba vhodné konstrukce pro odlehčení namáhání, aby se zlepšily mechanické vlastnosti. Bez kvalitního návrhu odlehčení může opakované ohýbání v blízkosti konektoru snadno způsobit přerušení vodiče v místě pájeného spoje nebo v jeho blízkosti.

5. Výzva 4: Ověřování a kontrola kvality – sériová výroba je obtížnější než tvorba prototypů

Úspěšná výroba prototypu neznamená úspěch ve velké sérii.

Hlavní výzvy při výrobě koaxiálních kabelů 50AWG ve velké sérii zahrnují:

1) Strategii měření impedance a útlumu

Aplikace pro vysoké frekvence obvykle vyžadují přísnou kontrolu impedance, útlumu a odrazových ztrát. V závislosti na aplikaci jsou potřeba plné inspekce nebo robustní plány výběrové kontroly.

2) Ohebnost/kroutivá/tahová spolehlivostní zkouška

Lékařské a gimbalové aplikace mohou vyžadovat desetitisíce nebo dokonce stovky tisíc ohybových cyklů při zkouškách spolehlivosti.

3) Konsistence materiálu mezi jednotlivými šaržemi

Při změně šarží vodičů, izolačních pryskyřic nebo stíněných drátů je nutné znovu ověřit klíčové elektrické a mechanické parametry, aby byla zajištěna konzistence.

Jinými slovy, skutečnou obtíží u koaxiálního kabelu 50AWG je „průběžná a stabilní výroba stejného vysokokvalitního produktu v čase“, nikoli občasná výroba jednoho dobrého kotouče.

6. Jak vybrat vhodného dodavatele koaxiálního kabelu 50AWG?

Z hlediska inženýrství a zásobování můžete při výběru partnera pro mikrokoaxiální kabel 50AWG sledovat následující body:

1) Mají ověřené zkušenosti s extrémně jemnými velikostmi vodičů (48–50AWG) ve skutečných projektech?

2) Mohou poskytnout komplexní řešení kabelové sestavy namísto pouhého prodeje kabelu na metry?

3) Mohou podpořit vlastní impedanci (50Ω / 75Ω), vnější průměr, počet žil a konstrukci stínění?

4) Mají potřebné zkušební kapacity: TDR, analýzu vektorové sítě, test životnosti při ohybu atd.?

5) Rozumí specifickým požadavkům a zvyklostem certifikace v odvětvích jako jsou lékařství, drony, moduly kamer a podobná?

Závěr: Proč je 50AWG „jemnější, citlivější, křehčí“

Proto je každý výrobní krok mikrokoaxiálního kabelu 50AWG – od tažení vodiče, extruze izolace a navíjení ultrajemné stínění po ukončení kabelových svazků a ověření elektrických vlastností – mnohem „jemnější, citlivější a křehčí“ ve srovnání s běžnými kabelovými strukturami. I nejmenší kolísání procesu se může projevit jako drift impedance nebo abnormální útlum.

Společnost Hotten Cable již vybudovala zralou vývojovou kapacitu pro mikrokoaxiální kabely 50AWG. Výroba vzorků je nyní stabilní a neustále zdokonalujeme kontrolu procesů a optimalizaci parametrů, abychom splnili požadavky budoucí sériové výroby a pomohli zákazníkům s jistotou nasadit mikrokoaxiální kabely 50AWG v náročných aplikacích, jako jsou lékařské přístroje, zobrazovací systémy dron, a moduly kamer.