Wie kann ein feines Koaxialkabelbündel eine geringe Verlustleistung und eine hohe Übertragung erreichen?

In der Ära des schnellen Entwicklung der Informationstechnologie tendieren die internen Verbindungsdesigns der Geräte immer mehr zur Miniaturisierung und zur High-Density. Dort wird das "sehr dünne Koaxialkabel" (micro coaxial cable) aufgrund seiner Leichtigkeit, Flexibilität und hoher Übertragungsfähigkeit weit verbreitet in intelligenten Geräten, mobilen Endgeräten, Kommunikationsmodulen und präzisen medizinischen Instrumenten verwendet. Allerdings wird mit der Verringerung des Kabeldurchmessers das Problem der Signalübertragungsverluste immer dringlicher. Dieser Artikel wird aus mehreren Perspektiven die Ursachen der Verluste des sehr dünnen Koaxialkabels analysieren und die möglichen ingenieurtechnischen Optimierungspfade diskutieren.

Analyse der Hauptverlustarten bei extrem dünnen Koaxialbündeln
Insertionsverlust (Insertion Loss) ist die direkte Energieabnahme. Wenn das Signal vom Sendenden über das Kabel zum Empfangenden übertragen wird, geht ein Teil der Energie aufgrund des Widerstands der Leitstoffe und der Verluste im Medium als Wärme verloren. Aufgrund der kleinen Querschnittsfläche der extrem dünnen Koaxialleitungen 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) entsteht hauptsächlich durch Impedanzmismatch. Wenn die Impedanz von Kabeln, Steckverbindungen oder PCB-Interfaces nicht übereinstimmt, wird ein Teil des Signals reflektiert und zurück zum Ursprung gesendet, was Energieverlust und Signalstörungen verursacht. Besonders in extrem dünnen Leiterstrukturen sind höhere Fertigungstoleranzen erforderlich, da geringfügige Abweichungen den Reflexionsverlust verstärken können.
Darüber hinaus dürfen die Verluste im Verhältnis der Standing Wellen (VSWR) nicht vernachlässigt werden. Eine Impedanzmismatchung führt zu Standing Waves, bei denen sich Signale im Übertragungsweg reflektieren und addieren, was die Übertragungseffizienz verringert. Durch die strengste Kontrolle der Designgenauigkeit und die Sicherstellung der Impedanzkonsistenz der verschiedenen Komponenten kann diese Art von Verlust erheblich reduziert werden.

Zweite, der Einfluss von Struktur und Materialoptimierung auf die Leistung
Die Übertragungsleistung extrem dünner Koaxialkabel hängt von deren geometrischen Abmessungen und Materialeigenschaften ab. Je dünner der Leiter, desto größer ist der Widerstand, und die Verluste nehmen zu. Um die Abmessungen und die Leistung zu平衡en, wählen Ingenieure in der Regel Materialien mit niedrigerer Dielenverlust, wie hochleistungsgeprüfte PTFE oder Fluorpolymer, um die durch Mediumsaugung verursachte Energieabnahme zu verringern. Zum Beispiel können in medizinischen Bildgebungssystemen Ultradünne Koaxialkabel mit niedrigeren Verlusten den Signalverlust um etwa 10% gegenüber traditionellen Kabeln reduzieren. Außerdem nehmen die Verluste mit der Länge des Kabels zu, daher sollte bei der Systemverkabelung der Übertragungsweg so kurz wie möglich gehalten und unnötige Biegungen vermieden werden.

Drei, Verbesserungen durch die Optimierung der Übertragungsroute.
Bei Hochgeschwindigkeits-Übertragungsszenarien, wie der Nahverbindung von Chips und I/O-Modulen, ist der Verlust bei traditionellen PCB-Verbindungen (Traces) erheblich. Die Verwendung extrem dünner Koaxialkabel als Jumper und die Kombination mit niedrigeren, dichteren Steckverbindern kann die Übertragungspfade von Hochfrequenzsignalen effektiv verkürzen und Insertions- und Reflexionsverluste reduzieren. Dieses Konzept zeigt besonders in der Hochfrequenzbandbreite von 13–17 GHz hervorragende Eigenschaften, verbessert die Signalintegrität (SI) erheblich und wird daher zunehmend von hochwertigen Geräten verwendet.

Vier, der Einfluss der Fertigungstechnik und der Montageart
Sehr feine Koaxialkabel sind extrem empfindlich gegenüber der Fertigungsgenauigkeit. Falls die Stressverteilung im Kabelbündel während des Biegens oder Wickelns ungleichmäßig ist, kann dies zur Zerstörung der Abschirmungsstruktur oder zur Kompression der Medien führen, was wiederum den Signalverlust erhöht. Während des Produktionsprozesses können auch ungenaue Kontrollen bei der Entgratung, Schweißen oder dem Pressen zu plötzlichen Impedanzänderungen oder mangelhaften Kontakten führen, was Reflectionen und Energieverluste verursacht. Daher sind präzise Fertigungsmaschinen und automatisierte Montageprozesse entscheidend, um die Signalqualität sicherzustellen.
Die Signalverluste bei extrem dünnen koaxialen Strängen werden hauptsächlich durch vielfältige Faktoren wie die Struktur der Leitungsstruktur, das Medium Material, die Impedanzanpassung, die Präzision der Verarbeitung und die Montageart beeinflusst. Durch Materialoptimierung, präzise Design, genaue Verarbeitung und vernünftige Anordnung kann die Signalabnahme effektiv verringert und die Stabilität und Zuverlässigkeit des Systems beim Datenübertragung verbessert werden.
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