Važnost dosljednosti impedancije (50Ω / 75Ω) u ultra tankim AWG mikro koaksijalnim kabelima: Zašto odstupanje dimenzije od 0,01 mm može utjecati na prijenos u GHz području

Kod prijenosa signala na visokim brzinama i visokim frekvencijama, „dosljednost impedancije 50Ω / 75Ω“ je tema koju inženjeri nikada ne mogu izbjeći. Posebno kada se koriste iznimno tanke mikrokoaksijalne kabelske žice poput 38–50 AWG, čak i prividno mali odstup od 0,01 mm može biti „pojačan“ na GHz razini, što uzrokuje značajne refleksije signala i degradaciju performansi.

U ovom članku objašnjene su osnove prijenosa na visokim frekvencijama i impedancije, u kombinaciji s geometrijskim karakteristikama mikrokoaksijalnih struktura, kako bi se pojasnilo zašto su mikrokabeli iznimno osjetljivi na dimenzijske tolerancije. Također se predstavljaju inženjerske sposobnosti Hottena u kontroli dosljednosti impedancije.

1. Osnovni koncepti prijenosa na visokim frekvencijama i impedancije

U niskofrekventnim ili energetskim primjenama, često se fokusiramo na poprečni presjek vodiča, otpor, pad napona i porast temperature.

Međutim, kod **prijenosa visokofrekventnih signala**, jedan od najvažnijih električnih parametara postaje **karakteristična impedancija (Z₀)**.

Što je karakteristična impedancija?

Karakteristična impedancija je svojstvo prijenosnog voda koje ovisi o strukturi vodiča, izolacijskom materijalu i geometrijskim dimenzijama. Za koaksijalne kabele postoje dvije uobičajene norme:

• **50Ω** – koristi se za RF, mikrovalne i visokobrzinske digitalne signale

• **75Ω** – koristi se za prijenos videa i slika

Na visokim frekvencijama, ako impedancije izvora, kabla, spojnice i opterećenja nisu usklađene, **dolazi do refleksija na prekidima**, što uzrokuje:

• Povećani povratni gubitak

• Povećani gubitak prijenosa

• Zatvaranje eye-dijagrama i veći BER

• Šum na slici, dvostruke slike ili smetnje nalik snježnim pahuljicama

Stoga, kada se radi u **GHz rasponu**, stabilnost impedancije postaje ključna.

2. Geometrijski odnos između strukture mikro-koaksijala i impedancije

Kod koaksijalnih struktura, karakteristična impedancija uglavnom ovisi o:

• Promjeru unutarnjeg vodiča (d)

• Unutarnjem/vanjskom promjeru izolacije (kod mikro-koaksijala često vanjski D)

• Dielektričnoj konstanti (εr)

• Pokrivanju i strukturi opletanja

U pojednostavljenom smislu:

**Z₀ jako ovisi o omjeru D/d i εr**.

Kada materijal ostaje nepromijenjen:

• Deblji unutarnji vodič / tanji dielektrik → Z₀ se smanjuje

• Tanji unutarnji vodič / deblji dielektrik → Z₀ se povećava

Budući da vanjski promjeri mikro-koaksijala često variraju od **0,08–0,30 mm**, svaka mala promjena dimenzije značajno utječe na omjer D/d, a time i na impedanciju.

Pjenasta izolacija (pjenasti PFA/PTFE) dodatno povećava osjetljivost zbog nižeg εr i njegova učinka na raspodjelu elektromagnetskog polja.

3. Zašto se odstupanje od 0,01 mm pojačava na GHz frekvencijama?

Iako 0,01 mm izgleda vrlo malo, za mikro-koaksijal promjera 0,08–0,30 mm to predstavlja veliku relativnu pogrešku:

• Kod 0,30 mm vanjskog promjera → 0,01 mm ≈ 5%

• Kod 0,08 mm vanjskog promjera → 0,01 mm ≈ 20%

Odziv impedancije nije linearan — male promjene dimenzija uzrokuju **pojačan učinak**:

• Ako se vanjski promjer izolacije poveća (D↑), tada D/d raste → Z₀ se povećava.

• Kod 50Ω kabela, takva odstupanja mogu dovesti do **odstupanja impedancije od 2%–10%**.

Na niskim frekvencijama, problemi možda nisu očiti.

No u **GHz rasponu**, čak i mali prekidi u impedanciji dovode do:

• Većeg koeficijenta refleksije

• Povećani povratni gubitak

• Većih gubitaka pri umetanju

Ako se više prekida pojavi duž kabela zbog fluktuacija vanjskog promjera, ove refleksije se akumuliraju — uzrokujući visok BER, zatvaranje okularnog dijagrama ili smetnje u slici.

Stoga mikro-koaksijalni kabeli ultrafine izrade moraju kontrolirati toleranciju vanjskog promjera unutar **±0,005 mm** ili još strože.

4. Izazovi u proizvodnji pri postizanju dosljednosti dimenzija i impedancije

Postizanje dobre dosljednosti impedancije u mikrokoaksijalnim kabelima 38–50 AWG zahtijeva više od ispravnog dizajna — zahtijeva izuzetno preciznu proizvodnju.

4.1 Izvlačenje ultrafinih vodiča i kružnost

Što je vodič tanji, to je njegova mehanička čvrstoća niža. Tijekom vučenja i uvrtenja:

• Lako dolazi do istezanja, savijanja i ovalnosti

• Točnost AWG-a i okruglost izravno utječu na omjer D/d

4.2 Ekstruzija izolacije — kontrola vanjskog promjera i koncentričnosti

Ekstruzija izolacije mikro-koaksijalnih kabela zahtijeva:

• Kontrolu vanjskog promjera, npr. 0,08 mm ±0,003 mm

• Koncentričnost iznad 90%

• Stabilan omjer pjenjenja za pjenuasti dielektrik

Svaka fluktuacija vanjskog promjera odmah uzrokuje fluktuaciju impedancije.

4.3 Struktura opletanja

Mikro-koaks koristi izuzetno fine žice za ekraniranje:

• Promjer žice ekrana

• Gustoća i kompaktnost pokrivanja

To utječe na raspodjelu elektromagnetskog polja oko jezgre, što utječe na impedanciju.

4.4 Konzistentnost serije i online testiranje

Osiguravanje konstantne impedancije zahtijeva:

• Stabilnu opremu i standardizirane procesne parametre

• Nadzor vanjskog promjera u liniji ili uzorkovanjem

• Testiranje TDR-om, povratnim gubicima i gubicima pri prijenosu

Samo kombinacija **dizajna + procesa + testiranja** jamči stvarnu konzistentnost impedancije.

5. Inženjerska sposobnost Hotten Cablea u kontroli impedancije mikro-koaksijala

Hotten Cable se specijalizira za visokofrekventne proizvode mikro-koaksijala i dugoročno ima iskustvo u dosljednosti impedancije.

Za **mikro-koaksijale 38–50 AWG**, nudimo:

• Električni i geometrijski dizajn za 50Ω / 75Ω

• Visokofrekventnu ekstruziju PFA / PTFE / Pjenastog PFA

• Preciznost vanjskog promjera na nivou mikrona i visoka koncentričnost

• Višestruke strukture opletanja (jednostruki oplet, dvostruki oplet, folija + oplet)

• Testiranje i evaluacija impedancije, IL/RL na GHz razini

Kroz strogu kontrolu veličine vodiča, vanjskog promjera izolacije, dielektričnog materijala i opletanja, osiguravamo izvrsnu stabilnost impedancije—idealno za:

• Prijenos videa na dronovima

• Industrijske kamere

• Medicinska ultrazvučna oprema

• Endoskopi

• Bilo koja aplikacija s velikom propusnošću na GHz razini i malim prostorom

Za kupce koji trebaju **veliku propusnost, niske gubitke i stabilnu prijenos visoke rezolucije u kompaktnim uređajima**, mikro-koaksijalni kabel s kontroliranim dimenzijama i konzistentnošću impedancije znači bolji učinak, brži razvoj i niži rizik sustava.