Zašto odabrati vodiče s posrebrenim premazom za kabelske prijenosnike visokofrekventnih signala?

Signali visoke frekvencije općenito se odnose na električne signale iznad 1 MHz. U modernim primjenama, mnoge situacije danas rade u GHz rasponu. Na primjer, 5G RF signali mogu premašiti 60 GHz, a PCIe protokoli koji se često koriste u brzim poslužiteljima također dosežu iznimno visoke prijenosne frekvencije. Kako se radna frekvencija nastavlja povećavati, zahtjevi za materijalima za kabele, električnim karakteristikama i konstrukcijskim dizajnom postaju znatno stroži. To čini prijenos visokih frekvencija jednom od najosjetljivijih primjena za performanse vodiča.

U ovim primjenama, uobičajeni kabeli visoke frekvencije uključuju:

● Mikro-koaksijalni kabeli (38–46 AWG)
● RF koaksijalni kabeli (20–36 AWG)
● Diferencijalni parovi visoke frekvencije i velike brzine (LVDS / USB / HDMI / PCIe)

Ovi kabeli se široko koriste u opremi koja zahtijeva prijenos podataka visokom brzinom i prijenos slike visoke definicije, kao što su server stojine, UAV video prijenosni sustavi, industrijske kamere, moduli za snimanje slika i medicinski ultrazvučni sustavi. Budući da ove primjene zahtijevaju visoku integritet signala, veliki propusni opseg i jaku otpornost na smetnje, odabir materijala kabela i točnost kontrole strukture izravno određuju konačnu kvalitetu prijenosa.

Ključni faktori koji utječu na prijenos visokofrekventnih signala uglavnom potječu od vodiča, izolacije i opletanja. Među njima materijali za vodiče znatno variraju po električnoj vodljivosti — srebro ima najveću vodljivost, zatim bakar, dok su aluminij i legure niže. Struktura površine, glatkoća i hrapavost vodiča također imaju značajan utjecaj na gubitke na visokim frekvencijama. Kod izolacijskih materijala, što je manji dielektrična konstanta (Dk) i faktor disipacije (Df), kabel bolje smanjuje slabljenje signala. Osim toga, strukture opletanja (poput jednostruke trake, dvostrukog pletenja ili folija + pletivo) te dosljednost dimenzija promjera kabla dodatno utječu na kontrolu impendancije i otpornost na EMI. Svi ti faktori zajedno određuju ukupnu kvalitetu prijenosa visokofrekventnih kabela.

U visokofrekventnim okruženjima, jedan važan fizički fenomen znatno utječe na performanse signala — skin efekt .

Što je skin efekt?
Kada se povećava frekvencija signala, mijenja se raspodjela struje unutar vodiča. Učinkovita struja sve više se koncentrira na vanjskoj površini vodiča umjesto da teče kroz cijeli poprečni presjek. To znači da otpor površine vodiča određuje veličinu gubitaka na visokim frekvencijama. Što je veća frekvencija, struja „sve više teče samo po površini“, čime postaju materijal površine i njegova vodljivost najvažniji faktori za performanse na visokim frekvencijama.

Zbog skin efekta, struja visoke frekvencije uglavnom teče kroz vanjski sloj vodiča. Srebro, kao najvodljiviji metal (106% IACS), postaje najučinkovitiji materijal za prevlačenje vodiča kako bi se poboljšala učinkovitost na visokim frekvencijama. Nanosenjem sloja srebra na bakreni vodič (obično debljine veće od 0,3 μm ovisno o primjeni), može se znatno smanjiti efektivni otpor površine, omogućujući da signali visoke frekvencije prolaze s manjim gubicima i većom stabilnošću. Kao rezultat toga, bakreni vodiči s prevlačenjem srebrom postali su najčešće korišteno i najisplativije rješenje u projektiranju kabela za visoke frekvencije — rezultat koji potvrđuju teorija, ispitni podaci i ekonomika proizvodnje.

Rezultati testova iz industrije pokazuju da vodiči od bakra s posrebrenjem imaju znatno manje gubitke pri umetanju na visokim frekvencijama u usporedbi s čistim bakrom, bakrom s kalajnim prevlakom ili bakrom s niklenim prevlakom. Prednosti koje donosi posrebrenje uključuju smanjenje slabljenja na visokim frekvencijama za 10–20%, poboljšanje stabilnosti prijenosa na velike udaljenosti, povećanje jasnoće slike uz manji šum, smanjenje EMI zračenja te bolju otpornost na promjene otpora uzrokovane temperaturom. Posrebrenje također nudi izvrsnu otpornost na oksidaciju. Ove prednosti posebno su izražene u aplikacijama vezanim uz snimanje slike, poput video veza na bespilotnim zrakoplovima (UAV), industrijskim kamerama, endoskopima i medicinskim sustavima za snimanje, gdje slabljenje na visokim frekvencijama izravno utječe na kvalitetu slike. U takvim slučajevima posrebrenje omogućuje jasna i mjerljiva poboljšanja performansi.

Među mnogim proizvođačima kabela koji koriste bakrene vodiče s posrebrenjem, Hotten Cable — sa sjedištem u Suzhou, Jiangsu — tvrtka je s dugogodišnjim iskustvom i sveobuhvatnim mogućnostima dizajniranja i proizvodnje u području visokofrekventnih kabela. Hotten podržava proizvodnju izuzetno tankih signala prijenosnih kabela od 40–50 AWG te nudi procese ekstrudiranja izolacije s niskom dielektričnom konstantom i visokom frekvencijom, uključujući PFA, PTFE i pjenasti PFA. Napredne mogućnosti dizajna i proizvodnje osiguravaju izvrsnu stabilnost proizvoda. Koaksijalni kabeli tvrtke Hotten široko se koriste u medicinskoj opremi za ultrazvuk, sustavima za prijenos videa na bespilotnim zrakoplovima (UAV), industrijskim endoskopima, modulima kamera i raznim drugim aplikacijama koje zahtijevaju visokofrekventnu stabilnost. Osim toga, Hotten nudi potpuna rješenja za kabele i sklopove kabela, uključujući dizajn vodiča, izolaciju, opletanje i strukturnu konfiguraciju — omogućujući kupcima da dobiju optimalnu kombinaciju materijala i strukturni dizajn za svoje specifične potrebe prijenosa visokih frekvencija.