Miksi valita hopeapinnoitetut johdintyypit korkeataajuisten signaalien siirtokäyttöön tarkoitettuihin kaapeleihin?

Korkeataajuiset signaalit viittaavat yleensä sähköisiin signaaleihin, jotka ovat yli 1 MHz. Nykyaikaisissa sovelluksissa monet skenaariot toimivat jo hyvin gigahertsin alueella. Esimerkiksi 5G:n RF-signaalit voivat ylittää 60 GHz:n ja nopeatason palvelimissa yleisesti käytettävät PCIe-protokollat saavuttavat myös erittäin korkeita lähetystaajuuksia. Käyttötaajuuden kasvaessa kaapelimateriaalien, sähköisten ominaisuuksien ja rakenteellisen suunnittelun vaatimukset kiristyvät merkittävästi. Tämä tekee korkeataajuuslähetystä yhdestä herkimmistä sovelluskohteista johtimien suorituskyvylle.

Näissä sovelluksissa käytetyt yleiset korkeataajuuskaapelit sisältävät:

● Mikrokoesiaalikaapelit (38–46 AWG)
● RF-koesiaalikaapelit (20–36 AWG)
● Korkeataajuiset nopeat differentiaaliparit (LVDS / USB / HDMI / PCIe)

Näitä kaapeleita käytetään laajalti laitteissa, jotka vaativat korkean nopeuden tiedonsiirron ja korkean määrittelyn kuvansiirron, kuten palvelinrakenteissa, UAV-videolähetyssarjoissa, teollisissa kameroissa, kuvausmooduuleissa ja lääketieteellisissä ultraäänijärjestelmissä. Koska nämä sovellukset vaativat korkeaa signaalin eheyttä, suurta kaistanleveyttä ja vahvaa häiriönsietoa, kaapelin materiaalien valinta ja rakenteellisen säädön tarkkuus määrittävät suoraan lopullisen siirtolaadun.

Korkeataajuisten signaalien siirtoon vaikuttavat keskeiset tekijät liittyvät pääasiassa johtimeen, eristeeseen ja suojaukseen. Johtimien osalta sähkönjohtavuus vaihtelee merkittävästi materiaalista riippuen – hopealla on korkein johtavuus, sen jälkeen tulee kupari, kun taas alumiini ja seokset ovat heikommassa asemassa. Johtimen pinnan rakenne, sileys ja karheus vaikuttavat myös huomattavasti korkeataajuiseen häviöön. Eristemateriaalien osalta mitä matalampi dielektrisyysvakio (Dk) ja häviökerroin (Df), sitä paremmin kaapeli voi vähentää signaalin vaimenemista. Lisäksi suojarakenteet (kuten yksinkertainen kiedonta, kaksoiskiedonta tai folio + kiedonta) sekä kaapelin halkaisijan mittojen tarkka yhdenmukaisuus vaikuttavat edelleen impedanssin säätöön ja häiriönsuojaukseen. Yhdessä nämä tekijät määrittävät korkeataajuisten kaapelien kokonaissiirtolaadun.

Korkeataajuusympäristössä yksi tärkeä fysikaalinen ilmiö vaikuttaa huomattavasti signaalien suorituskykyyn – ihomuotokuva .

Mikä on ihomuotokuva?
Kun signaalin taajuus kasvaa, johtimen sisällä olevan virran jakauma muuttuu. Tehollinen virta keskittyy yhä enemmän johtimen ulkopintaan sen sijaan, että se kulkeisi koko poikkileikkauksen läpi. Tämä tarkoittaa, että johtimen pinnan resistanssi määrittää korkeataajuisten häviöiden suuruuden. Mitä korkeampi taajuus, sitä enemmän virta ”kulkee vain pinnalla”, mikä tekee pintamateriaalista ja sen johtavuudesta tärkeimmät tekijät korkeataajuissuorituskyvylle.

Ihokehäilmiön vuoksi korkeataajuusvirta kulkee pääasiassa johtimen ulompana kerroksena. Hopea, joka on parhaiten sähköä johtava metalli (106 % IACS), muodostuu tehokkaimmaksi pinnoitemateriaaliksi korkeataajuissuorituskyvyn parantamiseksi. Kun kuparijohtimeen pinnoitetaan kerros hopeaa (tyypillisesti yli 0,3 μm sovelluksesta riippuen), tehollinen pintaresistanssi voidaan merkittävästi vähentää, mikä mahdollistaa korkeataajuisille signaaleille alhaisemman häviön ja suuremman stabiiliuden. Tämän seurauksena hopealla pinnoitetut kuparijohtimet ovat tulleet yleisimmiksi ja kustannustehokkaimmiksi ratkaisuiksi korkeataajuiskaapelien suunnittelussa – tulos, jota tukevat teoria, testitulokset ja käytännön valmistustaloudellisuus.

Teollisuuden testitulokset osoittavat, että hopeapinnoitetut kuparijohtimet aiheuttavat huomattavasti pienemmän lisäysvaimennuksen korkeilla taajuuksilla verrattuna puhtaaseen kupariin, tina- tai nikkeli-pinnoitettuihin kuparijohtimiin. Hopeapinnoituksen tuomat edut sisältävät 10–20 %:n vähentymisen korkeataajuusvaimennuksessa, paremman pitkän matkan siirtovakaavuuden, kuvan selkeyden parantumisen alhaisemman kohinan ansiosta, EMI-säteilyn vähentymisen sekä paremman vastustuskyvyn lämpötilan aiheuttamia resistanssimuutoksia vastaan. Hopeapinnoite tarjoaa myös erinomaisen hapettumisresistanssin. Nämä edut ovat erityisen näkyviä kuvaan liittyvissä sovelluksissa, kuten UAV-videolinkeissä, teollisuuskameroissa, endoskoopeissa ja lääketieteellisissä kuvantamisjärjestelmissä, joissa korkeataajuusvaimennus vaikuttaa suoraan kuvanlaatuun. Tällaisissa tapauksissa hopeapinnoite tarjoaa selkeitä ja mitattavia suorituskykyetuja.

Monien hopeapäällysteisiä kuparjohtimia käyttävien kaapvalvalmistajien joukossa Hotten Cable – joka toimii Suzhoun kaupungissa, Jiangsun maakunnassa – on vakiintunut yritys, jolla on kattavat suunnittelu- ja valmistuskyvyt korkeataajuuskaapeleiden alalla. Hotten tukee erittäin hienojen 40–50 AWG signaalin siirtojohtojen valmistusta ja tarjoaa matalan dielektrisyysvakion omaavia, korkeataajuisten johtojen eristyspuristusmenetelmiä, kuten PFA-, PTFE- ja vaahto-PFA-ratkaisuja. Nämä edistyneet suunnittelu- ja valmistustekniset kyvykkyydet takaavat erinomaisen tuotestabiiliuden. Hottenin koaksiaalikaapelit ovat laajalti käytössä lääketieteellisissä ultraäänilaitteissa, UAV:n videonsiirtokäytöissä, teollisissa sisäkatseissa, kameramoduuleissa sekä monissa muissa sovelluksissa, joissa vaaditaan korkeataajuista stabiiliutta. Lisäksi Hotten tarjoaa kattavat kaapelointi- ja kokoonpanoratkaisut, jotka kattavat johdinsuunnittelun, eristyksen, varjostuksen ja rakenteellisen konfiguroinnin – mahdollistaen asiakkaille optimaalisen materiaaliyhdistelmän ja rakenteellisen suunnittelun heidän tiettyihin korkeataajuussiirtotarpeisiinsa.