Сигналы высокой частоты, как правило, относятся к электрическим сигналам выше 1 МГц. В современных приложениях многие сценарии уже работают в диапазоне нескольких ГГц. Например, РЧ-сигналы 5G могут превышать 60 ГГц, а протоколы PCIe, commonly используемые в высокоскоростных серверах, также достигают экстремально высоких частот передачи. По мере дальнейшего увеличения рабочей частоты требования к материалам кабелей, электрическим характеристикам и конструктивному дизайну становятся значительно более строгими. Это делает передачу высокочастотных сигналов одним из наиболее чувствительных сценариев применения с точки зрения производительности проводников.
В этих приложениях часто используемыми высокочастотными кабелями являются:
● Микрокоаксиальные кабели (38–46 AWG)
● РЧ коаксиальные кабели (20–36 AWG)
● Высокочастотные высокоскоростные дифференциальные пары (LVDS / USB / HDMI / PCIe)
Эти кабели широко используются в оборудовании, требующем передачи данных на высокой скорости и высококачественного изображения, например, в стойках серверов, линиях передачи видео с БПЛА, промышленных камерах, модулях визуализации и медицинских ультразвуковых системах. Поскольку такие приложения требуют высокой целостности сигнала, большой полосы пропускания и высокой помехоустойчивости, выбор материалов кабеля и точность контроля конструкции напрямую определяют конечное качество передачи.
Ключевые факторы, влияющие на передачу высокочастотных сигналов, в основном связаны с проводником, изоляцией и экранированием. Среди них материалы проводников значительно различаются по электрической проводимости — серебро обладает наибольшей проводимостью, за ним следует медь, алюминий и сплавы имеют более низкую проводимость. Структура поверхности, гладкость и шероховатость проводника также оказывают существенное влияние на потери на высоких частотах. Что касается изоляционных материалов, чем ниже диэлектрическая проницаемость (Dk) и тангенс угла диэлектрических потерь (Df), тем лучше кабель может уменьшить затухание сигнала. Кроме того, конструкции экранирования (например, одинарная оплетка, двойная оплетка или фольга + оплетка) и стабильность размеров диаметра кабеля дополнительно влияют на контроль импеданса и устойчивость к ЭМП. В совокупности эти факторы определяют общее качество передачи высокочастотных кабелей.
В условиях высоких частот одно важное физическое явление сильно влияет на характеристики сигнала — скин-эффект .
Что такое эффект поверхностного натяжения?
По мере увеличения частоты сигнала распределение тока внутри проводника изменяется. Эффективный ток становится более сосредоточенным на внешней поверхности проводника, а не проходит через всё его поперечное сечение. Это означает, что сопротивление поверхности проводника определяет величину потерь на высокой частоте. Чем выше частота, тем больше ток «протекает только по поверхности», вследствие чего материал поверхности и его проводимость становятся наиболее критичными факторами для работы на высокой частоте.
Из-за скин-эффекта ток высокой частоты в основном проходит по внешнему слою проводника. Серебро, обладающее наибольшей электропроводностью среди металлов (106 % МСЭ), становится наиболее эффективным материалом для покрытия проводников с целью улучшения работы на высоких частотах. Нанесение слоя серебра на медный проводник (обычно толщиной более 0,3 мкм в зависимости от применения) позволяет значительно снизить эффективное поверхностное сопротивление, обеспечивая прохождение высокочастотных сигналов с меньшими потерями и повышенной стабильностью. В результате медные проводники с серебряным покрытием стали наиболее распространённым и экономически выгодным решением в конструкции высокочастотных кабелей — результат, подтверждённый теорией, экспериментальными данными и практической рентабельностью производства.
Результаты испытаний в отрасли показывают, что медные проводники с серебряным покрытием демонстрируют значительно более низкие потери вносимого сигнала на высоких частотах по сравнению с голой медью, медью с оловянным или никелевым покрытием. Преимущества серебряного покрытия включают снижение затухания высокочастотного сигнала на 10–20 %, улучшение стабильности передачи на большие расстояния, повышение чёткости изображения при меньшем уровне шумов, минимизацию излучения электромагнитных помех и лучшую устойчивость к изменениям сопротивления, вызванным колебаниями температуры. Серебряное покрытие также обеспечивает превосходную устойчивость к окислению. Эти преимущества особенно заметны в приложениях, связанных с изображением, таких как видеолинии БПЛА, промышленные камеры, эндоскопы и медицинские системы визуализации, где затухание высокочастотного сигнала напрямую влияет на качество изображения. В таких случаях серебряное покрытие обеспечивает явные и измеримые улучшения производительности.
Среди множества производителей кабелей, использующих медные проводники с серебряным покрытием, компания Hotten Cable, базирующаяся в Сучжоу, провинция Цзянсу, является хорошо зарекомендовавшей себя компанией с полным спектром возможностей по проектированию и производству в области высокочастотных кабелей. Hotten поддерживает производство сверхтонких сигнальных передающих кабелей 40–50 AWG и предлагает процессы экструзии изоляции с низкой диэлектрической проницаемостью для высоких частот, включая PFA, PTFE и вспененный PFA. Эти передовые возможности в проектировании и производстве обеспечивают превосходную стабильность продукции. Коаксиальные кабели Hotten широко используются в медицинском ультразвуковом оборудовании, системах видеопередачи для БПЛА, промышленных эндоскопах, модулях камер и во многих других приложениях, где требуется высокая частотная стабильность. Кроме того, Hotten предоставляет полные решения по кабельной продукции и кабельным сборкам, охватывающие проектирование проводников, изоляцию, экранирование и конструктивную конфигурацию, что позволяет клиентам получать оптимальное сочетание материалов и конструктивное решение для своих конкретных задач высокочастотной передачи.
Горячие новости2025-12-05
2025-04-29
EN
