EN
Pikalinkit
Suuritaajuisessa ja korkeataajuudessa signaalin siirrossa "50Ω / 75Ω impedanssin yhtenäisyys" on aihe, jolta insinöörit eivät voi koskaan välttyä. Erityisesti silloin kun käytetään erittäin ohuita mikrokokoaksiaaleja kaapeleita, kuten 38–50 AWG, jopa näennäisen pieni poikkeama 0,01 mm voidaan 'suurentaa' GHz-tasolla, mikä aiheuttaa merkittäviä signaaliheijastuksia ja suorituskyvyn heikkenemistä.
Tässä artikkelissa selitetään korkeataajuisen siirron ja impedanssin perusteet yhdistettynä mikrokokoaksiaalisten rakenteiden geometrisiin ominaisuuksiin, selkeytten miten mikrokaapelit ovat erittäin herkkiä mittojen toleransseille. Siinä esitellään myös Hottenin teknisiä kykyjä impedanssin yhtenäisyyden hallinnassa.
1. Korkeataajuisen siirron ja impedanssin peruskäsitteet
Matalataajuisissa tai tehosovelluksissa keskitytään usein johtimen poikkileikkaukseen, resistanssiin, jännitehäviöön ja lämpötilannousuun.
Kuitenkin **korkeataajuusisten signaalien siirrossa** yksi tärkeimmistä sähköisistä parametreistä on **ominaisimpedanssi (Z₀)**.
Mikä on ominaisimpedanssi?
Ominaisimpedanssi on siirtolinjan luontainen ominaisuus, joka määräytyy johtimen rakenteen, eristysmateriaalin ja geometristen mittojen perusteella. Koaksiaalikaapeleissa käytetään kahta yleistä standardia:
• **50Ω** – käytetään RF-, mikroaaltoliikenteessä ja korkean nopeuden digitaalisissa signaaleissa
• **75Ω** – käytetään videon ja kuvansiirrossa
Korkeilla taajuuksilla, jos lähteen, kaapelin, liittimen ja kuorman impedanssit eivät täsmää, **epäjatkuvuuskohdissa esiintyy heijastuksia**, jotka aiheuttavat:
• Suuremman paluuhäviön
• Suuremman vaimennushäviön
• Silmäkuvioiden supistumisen ja korkeamman BER:n
• Kuvakohinaa, aavekuvia tai lumisamoja
Siksi, kun toimitaan **GHz-alueella**, impedanssin stabiilisuus on erittäin tärkeää.
2. Mikrokoesiirtojohtorakenteen ja impedanssin geometrinen suhde
Koaksiaalirakenteissa ominaisimpedanssi määräytyy pääasiassa seuraavista tekijöistä:
• Sisemmän johtimen halkaisija (d)
• Eristeen sisä/ulkohalkaisija (mikrokoesiirtojohdoille usein ulkohalkaisija D)
• Dielektrisyysvakio (εr)
• Varjostuksen peittotaso ja rakenne
Yksinkertaistettuna:
**Z₀ riippuu voimakkaasti suhteesta D/d ja εr:stä**.
Materiaalin ollessa muuttumaton:
• Paksumpi sisäjohto / ohuempi dielektrinen → Z₀ pienenee
• Ohuempi sisäjohto / paksumpi dielektrinen → Z₀ kasvaa
Koska mikrokooksiakkaalien ulkohalkaisijat vaihtelevat usein välillä **0,08–0,30 mm**, jokainen pieni mittamuutos vaikuttaa merkittävästi D/d-suhdeeseen ja näin ollen impedanssiin.
Vaatteinen eriste (vaahto-PFA/PTFE) lisää herkkyyttä entisestään alhaisemman εr:n ja sen vaikutuksen vuoksi sähkömagneettisen kenttäjakaumaan.
3. Miksi 0,01 mm poikkeama vahvistuu gigahertsin taajuuksilla?
Vaikka 0,01 mm vaikuttaa hyvin pieneltä, se on 0,08–0,30 mm mikrokooksiakkaaleille suhteessa suuri muutos:
• 0,30 mm ulkohalkaisijalla → 0,01 mm ≈ 5 %
• 0,08 mm ulkohalkaisijalla → 0,01 mm ≈ 20 %
Impedanssin reaktio ei ole lineaarinen—pienet mittamuutokset aiheuttavat **suuremman vaikutuksen**:
• Jos eristeen ulkohalkaisija kasvaa (D↑), niin D/d kasvaa → Z₀ kasvaa.
• 50 Ω kaapelilla tällaiset poikkeamat voivat johtaa **2–10 %:n impedanssipoiskeamaan**.
Matalilla taajuuksilla ongelmat eivät välttämättä ole ilmeisiä.
Mutta **GHz-alueella** jo pienikin impedanssin epäjatkuvuus johtaa:
• Korkeampaan heijastuskertoimeen
• Suuremman paluuhäviön
• Korkeampaan läpäisyvähentymään
Jos useita epäjatkuvuuksia esiintyy kaapelin pituudella halkaisijan vaihteluiden vuoksi, nämä heijastukset kumuloituvat – aiheuttaen korkean BER:n, silmädiagrammin kaventumisen tai kuvahäiriöitä.
Siksi mikroskooppisen ohuet mikrokäyttökaapelit on valmistettava niin, että halkaisijan toleranssi on **±0,005 mm** tai tiukempi.
4. Valmistushaasteet mittojen ja impedanssin yhtenäisyydessä
Hyvän impedanssiyhtenäisyyden saavuttaminen 38–50 AWG:n mikrokäyttökaapeleissa edellyttää enemmän kuin oikeaa suunnittelua – se vaatii erittäin tarkan valmistuksen.
4.1 Erittäin ohuiden johtimien vetäminen ja pyöreys
Mitä ohuempi johto, sitä alhaisempi sen mekaaninen lujuus. Veto- ja kierteitysprosessin aikana:
• Venymistä, taipumista ja soikeutta esiintyy helposti
• AWG-tarkkuus ja pyöreys vaikuttavat suoraan D/d-suhdeeseen
4.2 Eristyksen puristus — Ulkohalkaisijan ja keskittymyysasteen säätö
Mikrokoesityksen eristyspuristukseen vaaditaan:
• Ulkohalkaisijan säätö, esimerkiksi 0,08 mm ±0,003 mm
• Keskittymyysaste yli 90 %
• Stabiili vaahtoutumissuhde vaahtoisolanttia varten
Mikä tahansa ulkohalkaisijan heilahtelu aiheuttaa välittömästi impedanssin heilahtelun.
4.3 Suojarakenteet
Mikrokoesiirtimessä käytetään erittäin hienoja suojajohtimia:
• Suojajohdin halkaisija
• Peitepinta-ala ja tiiviys
Nämä vaikuttavat ytimen ympärillä olevaan sähkömagneettiseen kenttäjakaumaan, mikä vaikuttaa impedanssiin.
4.4 Erän tasaisuus ja jatkuvatestaus
Tasaisen impedanssin varmistamiseksi vaaditaan:
• Vakaa laitteisto ja standardoidut prosessiparametrit
• Jatkuvavalvonta tai otantamittaukset ulkohalkaisijasta
• TDR-, heijastus- ja vaimennusmittaukset
Vain **suunnittelun + prosessin + testauksen** yhdistäminen takaa todellisen impedanssitasaisuuden.
5. Hotten Cabilen tekninen osaaminen mikrokokoaksiaalisen kaapelin impedanssissa
Hotten Cable on erikoistunut korkeataajuisten mikrokokoaksiaalisten tuotteiden valmistukseen ja sillä on pitkäaikaista asiantuntemusta impedanssin yhtenäisyydessä.
Koille **38–50 AWG mikrokokoaksiaali**, tarjoamme:
• Sähköiset ja geometriset suunnittelut 50 Ω / 75 Ω
• Korkeataajuinen PFA / PTFE / vaahto-PFA eristyspuristus
• Mikrometritasoinen ulkohalkaisijan tarkkuus ja korkea keskittymyys
• Useita suojarakenteita (yksinkertainen kudottu, kaksinkertainen kudottu, folio + kudottu)
• Gigahertsin tasoinen impedanssi, IL/RL-testaus ja arviointi
Tiukalla ohjauksella johtimen koolla, eristeen ulkohalkaisijalla, dielektrisellä materiaalilla ja suojauksella ylläpidämme erinomaista impedanssin stabiilisuutta—ideaalinen seuraaviin käyttökohteisiin:
• UAV-videon siirto
• Teollisuuskamerat
• Lääketieteellinen ultraäänikuvaus
• Sisäkkäiset kamerat (endoskoopit)
• Kaikki GHz-tason suurikaistaiset sovellukset pienessä tilassa
Asiakkaille, jotka tarvitsevat **korkeaa kaistanleveyttä, alhaisia häviöitä ja stabiilia korkean määrittelytarkkuuden signaalin siirtoa kompakteissa laitteissa**, mikrokoeskaapeli, jossa on tarkasti hallitut mitat ja impedanssivakaus, tarkoittaa parempaa suorituskykyä, nopeampaa kehitystä ja alhaisempaa järjestöriskiä.
Uutiskanava
