החשיבות של עקביות אימפדנס (50Ω / 75Ω) בכבלים קואקסיאליים מיקרו עדינים במיוחד AWG: למה סטייה ממדית של 0.01 מ"מ יכולה להשפיע על העברת GHz

בהעברת אותות בתדר גבוה ומהיר, "עקביות אימפדנס של 50Ω / 75Ω" היא נושא которого לא ניתן להימנע מהנדסים. במיוחד כשמשתמשים בכבלים קואקסיאליים מיקרוסקופיים מאוד כגון 38–50 AWG, גם סטייה זעירה למראה של 0.01 מ"מ יכולה להיות "מוגדלת" ברמת ג'יגה-הרץ, וגורמת לשיקופי אותות משמעותיים ולחולשה בביצועים.

מאמר זה מסביר את המושגים הבסיסיים של העברה בתדר גבוה ואימפדנס, בשילוב עם התכונות הגאומטריות של מבני כבלים קואקסיאליים מיקרו, כדי להבהיר למה כבלים מיקרו רגישים במיוחד לסטיות ממדיות. בנוסף, המאמר מציג את היכולות ההנדסיות של Hotten בקרבת עקביות האימפדנס.

1. מושגים בסיסיים של העברה בתדר גבוה ואימפדנס

באפליקציות בתדר נמוך או באספקת חשמל, אנו מתמקדים לעתים קרובות בחתך המוליך, התנגדות, נפילת מתח ועליית טמפרטורה.

עם זאת, ב**העברת אותות בתדר גבוה**, אחד הפרמטרים החשמליים החשובים ביותר הופך להיות **ההיגב האופייני (Z₀)**.

מהו היגב אופייני?

ההיגב האופייני הוא תכונה מובנית של קו העברה, שנקבעת על פי מבנה המוליך, חומר הבידוד והמימדים הגאומטריים. בכבלים קואקסיאליים, שני הסטנדרטים הנפוצים הם:

• **50Ω** – בשימוש בתדר רדיו, מיקרוגל ואותות דיגיטליים במהירות גבוהה

• **75Ω** – בשימוש בהעברת וידאו ותמונות

בתדרים גבוהים, אם אין התאמה בין עכבות המקור, הכבל, המחבר והעומס, **יופיעו החזרות בנקודות אי-רציפות**, מה שיגרום ל:

• הפסד החזרה מוגבר

• הפסד הכנסה מוגבר

• סגירת דיאגרמת העין ו-BER גבוה יותר

• רעש בתמונה, דמויות שוטטות או עיבורים דמויי שלג

לכן, בעת פעילות בטווח הג'יגה-הרץ, חשובה יציבות האימפדנס.

2. היחס הגאומטרי בין מבנה המיקרו-קוואקס לאימפדנס

במבנים קואקסיאליים, האימפדנס האופייני נקבע בעיקר על ידי:

• קוטר الموוליך הפנימי (d)

• קוטר הפנימי/החיצוני של הבידוד (במיקרו-קוואקס לעתים קרובות D חיצוני)

• קבוע דיאלקטרי (εr)

• כיסוי ומבנה השילדה

במונחים מפושטים:

**Z₀ תלוי בצורה חזקה יחסית ב-D/d וב-εr**.

עם חומר ללא שינוי:

• מוליך פנימי עבה יותר / דיאלקטריק דק יותר → Z₀ יורד

• מוליך פנימי דק יותר / דיאלקטריק עבה יותר → Z₀ עולה

מכיוון שקוטרי המיקרו-קוואקס החיצוניים נעים בדרך כלל בטווח של **0.08–0.30 מ"מ**, כל שינוי קטן בממדים ישפיע באופן משמעותי על יחס D/d ועל האימפדנס.

בידוד מחומצם (PFA/PTFE מחומצם) מגדיל עוד יותר את הרגישות בשל קבוע דיאלקטרי נמוך יותר והשפעתו על התפלגות השדה האלקטרומגנטי.

3. למה סטייה של 0.01 מ"מ מתגברת בתדרי GHz?

למרות ש-0.01 מ"מ נראה קטן, עבור מיקרו-קוואקס בקוטר 0.08–0.30 מ"מ, זהו סטיה יחסית גדולה:

• בקוטר חיצוני 0.30 מ"מ → 0.01 מ"מ ≈ 5%

• בקוטר חיצוני 0.08 מ"מ → 0.01 מ"מ ≈ 20%

תגובת האימפדנס אינה ליניארית—שינויים קטנים בממדים יוצרים **השפעה מוגדלת**:

• אם קוטר החוט גדל (D↑), אז היחס D/d גדל → Z₀ גדל.

• בכבל של 50Ω, סטיות מסוג זה עלולות להוביל לסטייה של **2%–10% בהתנגדות האימפדנס**.

בתדרים נמוכים, הבעיות עשויות לא להיות ברורות.

אבל בטווח של **GHz**, אפילו אי-רציפות מזערית באימפדנס גורמת ל:

• מקדם השתקפות גבוה יותר

• הפסד החזרה מוגבר

• איבוד הכנסה גבוה יותר

אם מתרחשות מספר אי-רציפויות לאורך הכבל עקב תנודות בקוטר חיצוני, השיקופים מצטברים—מה שגורם לשיעור שגיאות סיביות (BER) גבוה, סגירת דיאגרמת העין או הפרעות בתמונה.

לכן, כבלי מיקרו קואקסיאליים עדינים للغاية חייבים לשלוט בסטיית הקוטר תוך **±0.005 מ"מ** או פחות.

4. אתגרי ייצור בהשגת עקביות בממדים ובאימפדנס

השגת עקביות טובה באימפדנס במקובלות מיקרו בגודל 38–50 AWG דורשת יותר מתכנון נכון – היא מחייבת ייצור בעל דיוק גבוה ביותר.

4.1 משיכת מוליך ועיגול באיכות אולטרה עדינה

הדקירה של המוליך, כך נמוכה יותר עמידותו המכנית. במהלך משיכה וסיבוב:

• הת stretching, כיפוף ואי עיגול מתרחשים בקלות

• דיוק AWG ועיגול משפיעים ישירות על יחס D/d

4.2 שטיפת בידוד — בקרת קוטר חיצוני ואיזון

לשטיפת בידוד של מיקרו-קואקס יש צורך ב:

• בקרת קוטר חיצוני כגון 0.08 מ"מ ±0.003 מ"מ

• איזון מעל 90%

• יחס שטיפה יציב לדיאלקטריק מחומץ

כל תנודה בקוטר חיצוני תגרום מיידית לתנודות בהתנגדות

4.3 מבנה שילוט

מיקרו-קוואקס משתמש בתילי שילוט אולטרא-דקים:

• קוטר תיל השילוט

• צפיפות וקומפקטיות הכיסוי

אלו משפיעים על התפלגות שדה אלקטרומגנטי סביב הליבי, ובכך משפיעים על האימפדנס.

4.4 עקביות בין מחזורים ובדיקות מקוונות

לצורך הבטחת אימפדנס עקבי יש צורך ב:

• ציוד יציב ופרמטרים תקניים של תהליך

• ניטור מקוון או מדגמי של קוטר חיצוני (OD)

• בדיקות TDR, הפסד בהחזרה והפסד בהכנסה

רק שילוב של **עיצוב + תהליך + בדיקה** מבטיח עקמת אימפדנס אמיתית.

5. יכולת ההנדסה של Hotten Cable בקרת אימפדנס במקרו-קוакс

Hotten Cable מתמחה במוצרי מיקרו-קוакс בתדר גבוה ובעלת ניסיון רב שנים בתחום עקמת האימפדנס.

עבור מיקרו-קוакс בקוטר **38–50 AWG**, אנו מספקים:

• עיצוב חשמלי וגאומטרי ל-50Ω / 75Ω

• דחיסה בתדר גבוה של PFA / PTFE / PFA מחומר מחופש

• דיוק ברמה מיקרונית בקוטר חיצוני וריכוזיות גבוהה

• מבני שילוד מרובים (ת weave יחיד, ת weave כפול, פוליאן + ת weave)

• בדיקות והערכה של אימפדנס, IL/RL ברמת GHz

באמצעות בקרה הדוקה של גודל המוליך, קוטר החיצוני של הבידוד, חומר הדיאלקטריק והשילוד, אנו שומרים על יציבות אימפדנס מעולה — אידיאלי עבור:

• העברת וידאו בUAV

• מצלמות תעשיתיות

• אולטראסאונד רפואי

• אנדוסקופים

• כל יישום בתדר ג'יגה-הרץ עם רוחב פס גבוה ובמרחב קטן

עבור לקוחות שצריכים **רוחב פס גבוה, איבודיות נמוכה והעברת אותות בהגדרה גבוהה יציבה במכשירים קומפקטיים**, כבל קואקס מיקרו עם מידות מבוקרות ועקמת עכבות אחידה משמעותה ביצועים טובים יותר, פיתוח מהיר יותר וסיכונים נמוכים יותר במערכת.