Miért érdemes ezüstözött vezetőket választani nagyfrekvenciás jelátviteli kábelekhez?

A nagyfrekvenciás jelek általában az 1 MHz feletti elektromos jelekre vonatkoznak. A modern alkalmazásokban számos terület mára már a GHz tartományba került. Például az 5G rádiófrekvenciás jelek meghaladhatják a 60 GHz-et, és a nagysebességű szerverekben gyakran használt PCIe protokollok is rendkívül magas átviteli frekvenciájúak. Ahogy a működési frekvencia folyamatosan növekszik, a kábelek anyagával, villamos jellemzőivel és szerkezeti kialakításával szemben támasztott követelmények lényegesen szigorúbbakká válnak. Ez teszi a nagyfrekvenciás átvitelt a vezetők teljesítményére nézve az egyik legérzékenyebb alkalmazási területté.

Ezekben az alkalmazásokban gyakran használt nagyfrekvenciás kábelek például:

● Mikrokoaxiális kábelek (38–46 AWG)
● RF koaxiális kábelek (20–36 AWG)
● Nagyfrekvenciás, nagysebességű differenciális párok (LVDS / USB / HDMI / PCIe)

Ezeket a kábeleket olyan berendezésekben használják széles körben, amelyek nagy sebességű adatátvitelt és nagy felbontású képátvitelt igényelnek, mint például szerverállványok, UAV videóátviteli kapcsolatok, ipari kamerák, képalkotó modulok és orvosi ultrahangrendszerek. Mivel ezek az alkalmazások magas jelminőséget, nagy sávszélességet és erős interferenciállóságot követelnek meg, a kábelanyagok kiválasztása és a szerkezeti pontosság közvetlenül meghatározza a végső átviteli minőséget.

A nagyfrekvenciás jelátvitelt befolyásoló kulcsfontosságú tényezők főként a vezetőből, szigetelésből és árnyékolásból származnak. Ezek közül a vezetőanyagok elektromos vezetőképességében jelentős különbségek vannak: az ezüst rendelkezik a legmagasabb vezetőképességgel, majd a réz következik, az alumínium és az ötvözetek pedig alacsonyabb értékkel. A vezető felületi szerkezete, simasága és érdessége is jelentős hatással van a nagyfrekvenciás veszteségre. A szigetelőanyagok tekintetében minél alacsonyabb a dielektromos állandó (Dk) és a disszipációs tényező (Df), annál jobban csökkenthető a jelcsillapítás. Ezen felül az árnyékoló szerkezetek (például egyszeres burkolat, dupla fonat vagy fólia + fonat) és a kábelátmérő méretpontossága további hatással van az impedancia-szabályozásra és az EMI-ellenállásra. Együttesen ezek a tényezők határozzák meg a nagyfrekvenciás kábelek teljes átviteli minőségét.

Nagyfrekvenciás környezetekben egy fontos fizikai jelenség jelentősen befolyásolja a jelminőséget — a bőrhöz .

Mi az a bőrhöz?
Ahogy a jel frekvenciája növekszik, a vezetőn belüli árameloszlás megváltozik. Az effektív áram egyre inkább a vezető külső felületén koncentrálódik, ahelyett hogy az egész keresztmetszeten keresztül folyna. Ez azt jelenti, hogy a vezető felületi ellenállása határozza meg a nagyfrekvenciás veszteség mértékét. Minél magasabb a frekvencia, annál inkább „csak a felületen” folyik az áram, így a felületi anyag és annak vezetőképessége válik a legfontosabb tényezővé a nagyfrekvenciás teljesítmény szempontjából.

A bőrhattyán miatt a nagyfrekvenciás áram elsősorban a vezető külső rétegén halad. A ezüst, amely a legjobb elektromos vezetőképességű fém (106% IACS), így a leghatékonyabb bevonati anyag nagyfrekvenciás teljesítmény javítására. Rézvezetőre ezüstbevonat felvitele (általában 0,3 μm feletti vastagságban, az alkalmazástól függően) jelentősen csökkenti a hatékony felületi ellenállást, lehetővé téve a nagyfrekvenciás jelek alacsonyabb veszteséggel és nagyobb stabilitással történő átjutását. Ennek eredményeként ezüsttel bevont rézvezetők váltak a legelterjedtebb és költséghatékony megoldássá a nagyfrekvenciás kábeltervezésben – egy olyan eredmény, amelyet a szabályelmélet, tesztadatok és a gyakorlati gyártási gazdaságosság is alátámaszt.

Az iparági teszteredmények azt mutatják, hogy a ezüstözött rézvezetők jelentősen alacsonyabb beillesztési veszteséget mutatnak magas frekvenciákon a tisztán réz, ónozott réz vagy nikkelezett réz vezetőkhöz képest. Az ezüstözés előnyei közé tartozik a magasfrekvenciás csillapítás 10–20%-kal történő csökkentése, a hosszú távú átviteli stabilitás javítása, az alacsonyabb zaj melletti képminőség növelése, az EMI-sugárzás csökkentése, valamint jobb ellenállás a hőmérsékletváltozásból eredő ellenállásváltozással szemben. Az ezüstözés kiválóbb oxidációs ellenállást is biztosít. Ezek az előnyök különösen jól észrevehetők képfeldolgozással kapcsolatos alkalmazásokban, mint például UAV videókapcsolatok, ipari kamerák, endoszkópok és orvosi képalkotó rendszerek esetében, ahol a magasfrekvenciás csillapítás közvetlenül befolyásolja a képminőséget. Ilyen esetekben az ezüstözés egyértelmű és mérhető teljesítménynövekedést eredményez.

A Hotten Cable, amely Szuzsouban, Zsöngpu tartományban található, a sok ezüstözött rézvezetőket használó kábelgyártó közül egy jól megalapozott vállalat, amely rendelkezik átfogó tervezési és gyártási képességekkel a magasfrekvenciás kábelek terén. A Hotten támogatja az extrém vékony, 40–50 AWG jelátviteli kábelek gyártását, valamint alacsony dielektromos állandójú, magasfrekvenciás szigetelési extrúziós eljárásokat is kínál, mint például PFA, PTFE és habosított PFA. Ezek a fejlett tervezési és gyártási képességek kiváló termékstabilitást biztosítanak. A Hotten koaxiális kábelei széles körben alkalmazottak orvosi ultrahangberendezésekben, UAV videóátviteli rendszerekben, ipari endoszkópokban, kameramodulokban és egyéb olyan alkalmazásokban, amelyek magasfrekvenciás stabilitást igényelnek. Emellett a Hotten teljes körű kábel- és kábelszerelvény-megoldásokat kínál, amelyek magukba foglalják a vezetőtervezést, szigetelést, árnyékolást és szerkezeti konfigurációt – lehetővé téve az ügyfelek számára, hogy megkapják az optimális anyagkombinációt és szerkezeti tervezést specifikus magasfrekvenciás átviteli igényeikhez.