L'importance de la cohérence d'impédance (50Ω / 75Ω) dans les câbles coaxiaux microscopiques ultra-fins AWG : pourquoi une déviation dimensionnelle de 0,01 mm peut affecter la transmission GHz

Dans la transmission de signaux haute vitesse et haute fréquence, la « cohérence d'impédance de 50Ω / 75Ω » est un sujet auquel les ingénieurs ne peuvent jamais échapper. En particulier lors de l'utilisation de câbles coaxiaux microscopiques extrêmement fins tels que 38–50 AWG, même une déviation apparemment minime de 0,01 mm peut être « amplifiée » au niveau GHz, provoquant des réflexions de signal importantes et une dégradation des performances.

Cet article explique les principes fondamentaux de la transmission haute fréquence et de l'impédance, combinés aux caractéristiques géométriques des structures coaxiales microscopiques, afin de clarifier pourquoi les câbles microscopiques sont extrêmement sensibles aux tolérances dimensionnelles. Il présente également les compétences techniques de Hotten dans le contrôle de la cohérence de l'impédance.

1. Concepts fondamentaux de la transmission haute fréquence et de l'impédance

Dans les applications à basse fréquence ou de puissance, nous nous concentrons souvent sur la section transversale du conducteur, la résistance, la chute de tension et l'élévation de température.

Cependant, dans la **transmission de signaux haute fréquence**, l'un des paramètres électriques les plus critiques devient l'**impédance caractéristique (Z₀)**.

Qu'est-ce que l'impédance caractéristique ?

L'impédance caractéristique est une propriété intrinsèque d'une ligne de transmission, déterminée par la structure des conducteurs, le matériau isolant et les dimensions géométriques. Pour les câbles coaxiaux, deux normes courantes existent :

• **50Ω** – utilisé en radiofréquence, micro-ondes et signaux numériques haute vitesse

• **75Ω** – utilisé pour la transmission vidéo et d'images

À haute fréquence, si les impédances de la source, du câble, du connecteur et de la charge ne sont pas adaptées, des **réflexions apparaissent aux discontinuités**, provoquant :

• Une augmentation des pertes de retour

• Une augmentation des pertes d'insertion

• Une fermeture du diagramme de l'œil et un taux d'erreur binaire (BER) plus élevé

• Bruit d'image, effets de fantôme ou artefacts de type neige

Par conséquent, lors d'un fonctionnement dans la gamme des **GHz**, la stabilité de l'impédance devient cruciale.

2. Relation géométrique entre la structure micro-coaxiale et l'impédance

Pour les structures coaxiales, l'impédance caractéristique est principalement déterminée par :

• Le diamètre du conducteur intérieur (d)

• Le diamètre intérieur/extérieur de l'isolation (pour le micro-coaxial, souvent le diamètre extérieur D)

• La constante diélectrique (εr)

• La couverture et la structure du blindage

En termes simplifiés :

**Z₀ dépend fortement du rapport D/d et de εr**.

Avec un matériau inchangé :

• Conducteur interne plus épais / diélectrique plus mince → Z₀ diminue

• Conducteur interne plus mince / diélectrique plus épais → Z₀ augmente

Étant donné que les diamètres extérieurs des micro-coaxiales varient souvent entre **0,08 et 0,30 mm**, toute petite variation dimensionnelle affecte fortement le rapport D/d et donc l'impédance.

L'isolation moussée (PFA/PTFE moussé) accroît encore la sensibilité en raison de sa faible εr et de son effet sur la distribution du champ électromagnétique.

3. Pourquoi une déviation de 0,01 mm est-elle amplifiée aux fréquences GHz ?

Bien que 0,01 mm paraisse très petit, pour des micro-coaxiales de 0,08 à 0,30 mm, cela représente un écart relatif important :

• À 0,30 mm de diamètre extérieur → 0,01 mm ≈ 5 %

• À 0,08 mm de diamètre extérieur → 0,01 mm ≈ 20 %

La réponse de l'impédance n'est pas linéaire — de petites variations dimensionnelles produisent un effet **amplifié** :

• Si le diamètre extérieur de l'isolation augmente (D↑), alors D/d augmente → Z₀ augmente.

• Pour un câble de 50Ω, ces écarts peuvent entraîner un **écart d'impédance de 2 % à 10 %**.

À basse fréquence, les problèmes peuvent ne pas être évidents.

Mais dans la **gamme GHz**, même une légère discontinuité d'impédance provoque :

• Un coefficient de réflexion plus élevé

• Une augmentation des pertes de retour

• Des pertes d'insertion plus élevées

Si plusieurs discontinuités se produisent le long d'un câble en raison de fluctuations du diamètre extérieur, ces réflexions s'accumulent, provoquant un taux d'erreur binaire élevé, une fermeture du diagramme de l'œil ou des interférences d'image.

Ainsi, les câbles coaxiaux microscopiques ultra-fins doivent contrôler la tolérance du diamètre extérieur à **±0,005 mm** ou moins.

4. Difficultés de fabrication pour assurer la constance dimensionnelle et de l'impédance

Obtenir une bonne uniformité d'impédance dans les micro-coaxiaux de 38 à 50 AWG nécessite plus qu'une conception correcte — cela exige une fabrication extrêmement précise.

4.1 Filage et circularité ultra-fins du conducteur

Plus le conducteur est fin, plus sa résistance mécanique est faible. Lors du filage et du toronnage :

• Des étirements, des pliages et une ovalisation se produisent facilement

• La précision AWG et la circularité influencent directement le rapport D/d

4.2 Extrusion de l'isolation — Contrôle du diamètre extérieur et de la concentricité

L'extrusion de l'isolation des micro-coaxiaux exige :

• Un contrôle du diamètre extérieur tel que 0,08 mm ±0,003 mm

• Une concentricité supérieure à 90 %

• Un ratio de moussage stable pour le diélectrique moussé

Toute fluctuation du diamètre extérieur provoque immédiatement une variation de l'impédance.

4.3 Structure de blindage

Le micro-coax utilise des fils de blindage ultra-fins :

• Diamètre du fil de blindage

• Densité et compacité de la couverture

Ces facteurs influencent la répartition du champ électromagnétique autour du noyau, ce qui affecte l'impédance.

4.4 Cohérence par lots et tests en ligne

Pour garantir une impédance constante, il est nécessaire de :

• Disposer d'équipements stables et de paramètres de processus standardisés

• Surveiller en continu ou par échantillonnage le diamètre extérieur (OD)

• Effectuer des tests par réflectométrie temporelle (TDR), de perte de retour et de perte d'insertion

Seule la combinaison de **conception + processus + tests** garantit une réelle cohérence d'impédance.

5. Capacité technique de Hotten Cable en matière de contrôle d'impédance pour micro-coaxial

Hotten Cable est spécialisée dans les produits micro-coaxiaux haute fréquence et possède une expertise de longue date en matière de cohérence d'impédance.

Pour les micro-coaxiaux **38–50 AWG**, nous proposons :

• Conception électrique et géométrique pour 50Ω / 75Ω

• Extrusion haute fréquence de PFA / PTFE / PFA moussé

• Précision micronique du diamètre extérieur et forte concentricité

• Structures de blindage multiples (tressé simple, tressé double, feuille + tressé)

• Tests et évaluation d'impédance, d'IL/RL à niveau GHz

Grâce à un contrôle rigoureux de la taille du conducteur, du diamètre extérieur de l'isolation, du matériau diélectrique et du blindage, nous assurons une excellente stabilité d'impédance—idéal pour :

• Transmission vidéo par drone

• Caméras industrielles

• Échographie médicale

• Endoscopes

• Toute application à bande passante élevée au niveau GHz dans un espace réduit

Pour les clients ayant besoin d'une **bande passante élevée, de faibles pertes et d'une transmission stable de signaux haute définition dans des dispositifs compacts**, un câble coaxial microscopique aux dimensions maîtrisées et à l'impédance constante signifie de meilleures performances, un développement accéléré et une réduction des risques au niveau du système.