Mengapa Memilih Konduktor Berlapis Perak untuk Kabel Pemindahan Isyarat Frekuensi Tinggi?

Isyarat frekuensi tinggi biasanya merujuk kepada isyarat elektrik di atas 1 MHz. Dalam aplikasi moden, banyak senario kini beroperasi pada julat GHz. Sebagai contoh, isyarat RF 5G boleh melebihi 60 GHz, dan protokol PCIe yang biasa digunakan dalam pelayan berkelajuan tinggi juga mencapai frekuensi pemindahan yang sangat tinggi. Apabila frekuensi operasi terus meningkat, keperluan terhadap bahan kabel, ciri-ciri elektrik, dan rekabentuk struktur menjadi jauh lebih ketat. Ini menjadikan pemindahan frekuensi tinggi sebagai salah satu senario aplikasi yang paling sensitif dari segi prestasi konduktor.

Dalam aplikasi ini, kabel frekuensi tinggi yang biasa digunakan termasuk:

● Kabel koaksial mikro (38–46 AWG)
● Kabel koaksial RF (20–36 AWG)
● Pasangan beza frekuensi tinggi berkelajuan tinggi (LVDS / USB / HDMI / PCIe)

Kabel-kabel ini digunakan secara meluas dalam peralatan yang memerlukan penghantaran data kelajuan tinggi dan imej definisi tinggi, seperti rak pelayan, pautan penghantaran video UAV, kamera industri, modul pencitraan, dan sistem ultrasound perubatan. Memandangkan aplikasi-aplikasi ini memerlukan integriti isyarat yang tinggi, jalur lebar yang besar, dan prestasi anti-gangguan yang kuat, pemilihan bahan kabel dan ketepatan kawalan struktur secara langsung menentukan kualiti penghantaran akhir.

Faktor-faktor utama yang mempengaruhi penghantaran isyarat frekuensi tinggi terutamanya berasal daripada konduktor, penebat, dan perisai. Antara lain, bahan konduktor berbeza secara ketara dari segi kekonduksian elektrik—perak mempunyai kekonduksian tertinggi, diikuti oleh tembaga, manakala aluminium dan aloi adalah lebih rendah. Struktur permukaan, kehalusan, dan kekasaran konduktor juga memberi kesan besar terhadap kehilangan frekuensi tinggi. Bagi bahan penebat, semakin rendah pemalar dielektrik (Dk) dan faktor lesapan (Df), semakin baik kabel tersebut dapat mengurangkan atenuasi isyarat. Selain itu, struktur perisai (seperti pembalut tunggal, anyaman dwi-lapis, atau folio + anyaman) dan kekonsistenan dimensi diameter kabel turut mempengaruhi kawalan galangan dan rintangan EMI. Kesemua faktor ini bersama-sama menentukan kualiti penghantaran keseluruhan kabel frekuensi tinggi.

Dalam persekitaran frekuensi tinggi, satu fenomena fizikal penting sangat mempengaruhi prestasi isyarat — kesan kulit .

Apakah itu kesan kulit?
Apabila frekuensi isyarat meningkat, taburan arus di dalam konduktor berubah. Arus berkesan menjadi lebih tertumpu pada permukaan luar konduktor berbanding mengalir melalui keseluruhan keratan rentasnya. Ini bermakna rintangan permukaan konduktor menentukan magnitud kehilangan frekuensi tinggi. Semakin tinggi frekuensi, semakin banyak arus tersebut “hanya mengalir pada permukaan”, menjadikan bahan permukaan dan kekonduksiannya sebagai faktor paling kritikal untuk prestasi frekuensi tinggi.

Disebabkan kesan kulit, arus frekuensi tinggi terutamanya mengalir di sepanjang lapisan luar pengalir. Perak, sebagai logam paling konduktif (106% IACS), menjadi bahan salutan pengalir yang paling cekap untuk meningkatkan prestasi frekuensi tinggi. Dengan menyadur satu lapisan perak pada pengalir tembaga (biasanya lebih daripada 0.3 μm bergantung pada aplikasi), rintangan permukaan berkesan boleh dikurangkan secara ketara, membolehkan isyarat frekuensi tinggi melalui dengan kehilangan yang lebih rendah dan kestabilan yang lebih tinggi. Akibatnya, pengalir tembaga dengan saduran perak telah menjadi penyelesaian yang paling meluas digunakan dan berkesan dari segi kos dalam rekabentuk kabel frekuensi tinggi—satu hasil yang disokong oleh teori, data ujian, dan ekonomi pembuatan praktikal.

Keputusan ujian dari industri menunjukkan bahawa konduktor tembaga bersalut perak menunjukkan kehilangan sisipan yang jauh lebih rendah pada frekuensi tinggi berbanding tembaga tulen, tembaga bersalut timah, atau tembaga bersalut nikel. Manfaat yang diberikan oleh salutan perak termasuk mengurangkan atenuasi frekuensi tinggi sebanyak 10–20%, meningkatkan kestabilan transmisi jarak jauh, meningkatkan kejelasan imej dengan hingar yang lebih rendah, meminimumkan sinaran EMI, dan memberikan rintangan yang lebih baik terhadap perubahan rintangan akibat suhu. Salutan perak turut menawarkan rintangan oksidasi yang unggul. Kelebihan-kelebihan ini amat ketara dalam aplikasi berkaitan pencitraan seperti pautan video UAV, kamera industri, endoskop, dan sistem pencitraan perubatan, di mana atenuasi frekuensi tinggi secara langsung mempengaruhi kualiti imej. Dalam kes-kes sedemikian, salutan perak memberikan peningkatan prestasi yang jelas dan boleh diukur.

Antara banyak pengilang kabel yang menggunakan konduktor tembaga bersalut perak, Hotten Cable—berasaskan di Suzhou, Jiangsu—adalah sebuah syarikat yang telah berkembang dengan kemampuan reka bentuk dan pembuatan yang komprehensif dalam bidang kabel frekuensi tinggi. Hotten menyokong pengeluaran kabel transmisi isyarat ultra halus 40–50 AWG dan menawarkan proses ekstrusi penebat frekuensi tinggi berkehilangan dielektrik rendah termasuk PFA, PTFE, dan PFA berbusa. Kemampuan reka bentuk dan pembuatan yang canggih ini memastikan kestabilan produk yang sangat baik. Kabel koaksial Hotten digunakan secara meluas dalam peralatan ultrasonik perubatan, sistem penghantaran video UAV, endoskop industri, modul kamera, dan pelbagai aplikasi lain yang memerlukan kestabilan frekuensi tinggi. Selain itu, Hotten menyediakan penyelesaian kabel dan perakitan kabel yang lengkap merangkumi rekabentuk konduktor, penebatan, pelindungan, dan konfigurasi struktur—membolehkan pelanggan memperoleh kombinasi bahan dan rekabentuk struktur yang optimum bagi keperluan transmisi frekuensi tinggi mereka yang khusus.