Tầm quan trọng của tính nhất quán trở kháng (50Ω / 75Ω) trong các cáp đồng trục vi mô AWG cực mảnh: Tại sao độ lệch kích thước 0,01 mm lại có thể ảnh hưởng đến truyền dẫn GHz

Trong truyền tải tín hiệu tốc độ cao và tần số cao, “độ nhất quán trở kháng 50Ω / 75Ω” là chủ đề mà các kỹ sư không thể tránh khỏi. Đặc biệt khi sử dụng các cáp đồng trục siêu nhỏ như 38–50 AWG, thậm chí một độ lệch tưởng chừng rất nhỏ 0,01 mm cũng có thể bị "khuếch đại" ở mức GHz, gây ra hiện tượng phản xạ tín hiệu và suy giảm hiệu suất đáng kể.

Bài viết này giải thích các nguyên lý cơ bản về truyền dẫn tần số cao và trở kháng, kết hợp với các đặc điểm hình học của cấu trúc cáp đồng trục vi mô, nhằm làm rõ lý do tại sao các cáp nhỏ lại cực kỳ nhạy cảm với dung sai kích thước. Bài viết cũng giới thiệu năng lực kỹ thuật của Hotten trong việc kiểm soát độ nhất quán trở kháng.

1. Các Khái Niệm Cơ Bản Về Truyền Dẫn Tần Số Cao Và Trở Kháng

Trong các ứng dụng tần số thấp hoặc điện năng, chúng ta thường tập trung vào tiết diện dây dẫn, điện trở, sụt áp và mức tăng nhiệt độ.

Tuy nhiên, trong **truyền tải tín hiệu tần số cao**, một trong những thông số điện quan trọng nhất trở thành **Trở kháng đặc trưng (Z₀)**.

Trở kháng đặc trưng là gì?

Trở kháng đặc trưng là một tính chất vốn có của đường truyền, được xác định bởi cấu trúc dây dẫn, vật liệu cách điện và kích thước hình học. Đối với cáp đồng trục, hai tiêu chuẩn phổ biến là:

• **50Ω** – dùng trong RF, vi ba và tín hiệu số tốc độ cao

• **75Ω** – dùng trong truyền tải video và hình ảnh

Ở tần số cao, nếu trở kháng của nguồn, cáp, đầu nối và tải không phù hợp, **sẽ xảy ra hiện tượng phản xạ tại các điểm không liên tục**, gây ra:

• Tổn hao phản xạ tăng

• Tổn hao chèn tăng

• Đóng hình mắt (eye-diagram) và tỷ lệ lỗi bit (BER) cao hơn

• Nhiễu hình ảnh, bóng ma hoặc các hiện tượng giống như nhiễu hạt tuyết

Do đó, khi hoạt động trong dải **GHz**, độ ổn định trở kháng trở nên cực kỳ quan trọng.

2. Mối quan hệ hình học giữa cấu trúc vi đồng trục và trở kháng

Đối với các cấu trúc đồng trục, trở kháng đặc trưng chủ yếu được xác định bởi:

• Đường kính dây dẫn trong (d)

• Đường kính trong/ngoài của lớp cách điện (đối với vi đồng trục thường là đường kính ngoài D)

• Hằng số điện môi (εr)

• Độ bao phủ và cấu trúc lớp chắn

Một cách đơn giản hơn:

**Z₀ phụ thuộc mạnh vào tỷ lệ D/d và εr**.

Khi vật liệu không đổi:

• Dây dẫn trong dày hơn / lớp điện môi mỏng hơn → Z₀ giảm

• Dây dẫn trong mỏng hơn / lớp điện môi dày hơn → Z₀ tăng

Vì đường kính ngoài của cáp đồng trục siêu nhỏ thường dao động từ **0,08–0,30 mm**, bất kỳ thay đổi kích thước nhỏ nào cũng ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ D/d và do đó ảnh hưởng đến trở kháng.

Lớp cách điện xốp (PFA/PTFE xốp) làm tăng độ nhạy do hằng số điện môi εr thấp hơn và ảnh hưởng của nó đến phân bố trường điện từ.

3. Tại Sao Độ Lệch 0,01 mm Lại Bị Khuếch Đại Ở Tần Số GHz?

Mặc dù 0,01 mm trông có vẻ rất nhỏ, nhưng đối với cáp đồng trục siêu nhỏ 0,08–0,30 mm, giá trị này đại diện cho một sai lệch tương đối lớn:

• Với OD 0,30 mm → 0,01 mm ≈ 5%

• Với OD 0,08 mm → 0,01 mm ≈ 20%

Phản ứng trở kháng không tuyến tính—những thay đổi kích thước nhỏ tạo ra tác động **khuếch đại**:

• Nếu đường kính ngoài lớp cách điện tăng (D↑), thì D/d tăng → Z₀ tăng.

• Đối với cáp 50Ω, những sai lệch như vậy có thể dẫn đến **độ sai lệch trở kháng 2%–10%**.

Ở tần số thấp, các vấn đề có thể không rõ ràng.

Nhưng trong dải tần **GHz**, ngay cả sự không liên tục trở kháng nhỏ cũng dẫn đến:

• Hệ số phản xạ cao hơn

• Tổn hao phản xạ tăng

• Tổn hao chèn cao hơn

Nếu có nhiều điểm không liên tục dọc theo cáp do dao động đường kính ngoài (OD), các phản xạ này sẽ tích tụ — gây ra tỷ lệ lỗi bit (BER) cao, đóng khung biểu đồ mắt hoặc nhiễu hình ảnh.

Do đó, cáp đồng trục vi mô siêu mịn phải kiểm soát dung sai đường kính ngoài trong khoảng **±0,005 mm** hoặc chặt chẽ hơn.

4. Những thách thức trong sản xuất để đạt được độ đồng nhất về kích thước và trở kháng

Việc đạt được độ đồng nhất trở kháng tốt trong cáp vi đồng trục 38–50 AWG đòi hỏi nhiều hơn là thiết kế chính xác — mà còn cần quy trình sản xuất cực kỳ chính xác.

4.1 Kéo dây dẫn siêu mịn & độ tròn

Dây dẫn càng mảnh thì độ bền cơ học càng thấp. Trong quá trình kéo và xoắn:

• Dễ xảy ra hiện tượng giãn, uốn và méo tròn

• Độ chính xác AWG và độ tròn ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ D/d

4.2 Ép đùn cách điện — Kiểm soát OD & độ đồng tâm

Ép đùn cách điện vi đồng trục yêu cầu:

• Kiểm soát OD như 0,08 mm ±0,003 mm

• Độ đồng tâm trên 90%

• Tỷ lệ tạo bọt ổn định cho lớp điện môi xốp

Mọi dao động về OD đều gây ra ngay lập tức sự dao động trở kháng.

4.3 Cấu trúc chắn sóng

Micro-coax sử dụng các dây chắn siêu mảnh:

• Đường kính dây chắn

• Mật độ che phủ và độ đặc chặt

Những yếu tố này ảnh hưởng đến phân bố trường điện từ xung quanh lõi, tác động đến trở kháng.

4.4 Tính nhất quán theo lô và Kiểm tra trực tuyến

Đảm bảo trở kháng nhất quán đòi hỏi:

• Thiết bị ổn định và các thông số quy trình chuẩn hóa

• Giám sát đường kính ngoài (OD) liên tục hoặc lấy mẫu

• Kiểm tra phản xạ (TDR), tổn hao phản xạ và tổn hao chèn

Chỉ sự kết hợp của **thiết kế + quy trình + kiểm tra** mới đảm bảo tính nhất quán thực sự về trở kháng.

5. Năng lực Kỹ thuật của Hotten Cable trong Kiểm soát Trở kháng Micro-Coax

Hotten Cable chuyên về các sản phẩm micro-coax tần số cao và có nhiều năm kinh nghiệm trong việc đảm bảo tính nhất quán của trở kháng.

Đối với micro-coax **38–50 AWG**, chúng tôi cung cấp:

• Thiết kế điện và hình học cho 50Ω / 75Ω

• Ép đùn tần số cao với PFA / PTFE / PFA xốp

• Độ chính xác đường kính ngoài ở mức micron và độ đồng tâm cao

• Các cấu trúc chắn nhiễu đa dạng (dệt đơn, dệt kép, lá chắn + dệt)

• Kiểm tra và đánh giá trở kháng, IL/RL ở mức GHz

Thông qua việc kiểm soát chặt chẽ kích thước dây dẫn, đường kính ngoài lớp cách điện, vật liệu điện môi và lớp chắn nhiễu, chúng tôi duy trì độ ổn định trở kháng vượt trội—phù hợp lý tưởng cho:

• Truyền video cho UAV

• Máy ảnh công nghiệp

• Siêu âm y tế

• Nội soi

• Bất kỳ ứng dụng băng thông cao ở mức GHz với không gian nhỏ nào

Đối với khách hàng cần **băng thông cao, tổn hao thấp và truyền tín hiệu độ nét cao ổn định trong các thiết bị nhỏ gọn**, cáp vi đồng trục với kích thước được kiểm soát và tính nhất quán trở kháng có nghĩa là hiệu suất tốt hơn, phát triển nhanh hơn và giảm rủi ro hệ thống.