Wie kann ein feines Koaxialkabelbündel niedrige Verluste und hohe Übertragung erreichen?

In der Ära der schnellen Entwicklung der Informationstechnologie wird das interne Verbindungsdesign der Geräte immer mehr in Richtung Miniaturisierung und Hochdichte. Das "sehr dünne Koaxialkabel" (micro coaxial cable) wird aufgrund seiner dünnen, flexiblen und hochfrequenten Übertragungsfähigkeit weit verbreitet in intelligenten Geräten, mobilen Endgeräten, Kommunikationsmodulen und präzisen medizinischen Instrumenten verwendet. Allerdings wird mit der Verringerung des Durchmessers des Kabels das Problem der Signalübertragungsverluste immer ausgeprägter. In diesem Artikel werde ich aus mehreren Perspektiven die Ursachen der Verluste von sehr dünnen Koaxialkabeln analysieren und mögliche ingenieurtechnische Optimierungspfade diskutieren.

Typische Verlustarten von extrem dünnen Koaxialkabelbündeln analysieren
Insertionsverlust (Insertion Loss) ist die direkte Energieabnahme. Wenn ein Signal vom Sendender über das Kabel zum Empfänger übertragen wird, geht ein Teil der Energie aufgrund des Widerstands der Leitern und der Verluste im Medium als Wärme verloren. Aufgrund der kleinen Querschnittsfläche der sehr dünnen Koaxialkabel und der hohen Übertragungsfrequenz ist das Skin-Effekt-Signal stärker, was zur Konzentration der Energie auf der Oberfläche des Leiters führt und den Verlust erhöht.
Reflexionsverlust (Return Loss) tritt oft durch eine Impedanzmismatch verursacht. Wenn die Impedanz von Kabeln, Steckverbindungen oder PCB-Interfaces ungleich ist, wird ein Teil des Signals reflektiert und zurück zum Quellpunkt gesendet, was Energieverlust und Signalstörungen verursacht. Besonders in extrem dünnen Leiterstrukturen sind höhere Fertigungsgenauigkeiten erforderlich, da auch geringfügige Abweichungen die Reflexionswirkung verstärken können.
Darüber hinaus dürfen die Verluste im Zusammenhang mit der Standing-Welle-Verhältnis (VSWR) nicht vernachlässigt werden. Eine Impedanzmismatchung führt zu Standing Waves, die das Signal im Übertragungsweg reflektieren und sich addieren lassen, was die Übertragungseffizienz verringert. Durch strenges Kontrollieren der Designgenauigkeit und Sicherstellung der Impedanzkonformität der verschiedenen Komponenten kann dieser Art von Verlust erheblich reduziert werden.

Zweite Frage: Der Einfluss von Struktur- und Materialoptimierung auf die Leistung
Die Übertragungsleistung von extrem dünnen Koaxialkabeln hängt von ihren geometrischen Abmessungen und Materialeigenschaften ab. Je dünner der Leiter, desto größer ist der Widerstand, und die Verluste nehmen zu. Um Größe und Leistung auszugleichen, verwenden Ingenieure in der Regel Materialien mit niedriger Diälektrodenverlust, wie hochleistungsreiches PTFE oder Fluorkomposite, um die durch Mediumsaugung verursachte Energieabnahme zu verringern. Zum Beispiel können in medizinischen Bildgebungssystemen ultrafeine Koaxialkabel mit niedriger Verlustdämpfung den Signalverlust im Vergleich zu traditionellen Kabeln um etwa 10% reduzieren. Darüber hinaus nehmen die Verluste mit zunehmender Kabellänge zu, daher sollte bei der Systemverkabelung versucht werden, den Übertragungsweg so kurz wie möglich zu halten und unnötige Biegungen zu vermeiden.

Drittens, die Verbesserung durch die Optimierung des Übertragungspfades.
Bei Hochgeschwindigkeits-Übertragungsszenarien, wie der näheren Verbindung von Chips und I/O-Modulen, ist der Verlust bei traditionellen PCB-Verbindungen (Traces) erheblich. Durch die Verwendung sehr dünner Koaxialkabel als Jumper und die Kombination mit niedrigen Profil- und hoher Dichte-Steckverbindern kann die Übertragungspfadlänge für hochfrequente Signale erheblich verkürzt werden und Insertions- sowie Reflexionsverluste reduziert werden. Diese Lösung zeigt in der Frequenzbandbreite von 13–17 GHz besondere Vorteile, verbessert die Signalintegrität (SI) erheblich und wird daher zunehmend von hochwertigen Geräten eingesetzt.

Vier, Einfluss von Herstellungsprozess und Montageart
Sehr feine Koaxialkabel sind besonders empfindlich gegenüber der Präzision der Fertigung. Wenn die Spannungsverteilung im Kabel während des Biegens oder Windens ungleichmäßig ist, kann dies zur Zerstörung der Abschirmungsschicht oder zur Deformation des Mediums führen, was wiederum den Signalverlust erhöht. Während des Produktionsprozesses können ungenaue Kontrollen bei der Abschabung, Schweißen oder dem Pressen auch zu plötzlichen Impedanzänderungen oder schlechten Kontakten führen, was Reflexionen und Energieverluste verursacht. Daher sind präzise Fertigungsmaschinen und automatisierte Montageprozesse entscheidend, um die Signalqualität zu gewährleisten.
Die Signalverluste bei extrem dünnen Koaxialkabelbündeln werden hauptsächlich durch mehrere Faktoren beeinflusst, wie z.B. die Konstruktion des Leiters, die Materialien des Mediums, die Impedanzanpassung, die Präzision der Fertigung und die Montageart. Durch Materialoptimierung, präzise Design, präzise Fertigung und rationale Anordnung kann die Signalabnahme effektiv verringert und die Stabilität und Zuverlässigkeit der Systemübertragung verbessert werden.
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