Dans les applications très sensibles à l'espace telles que la caméra de l'ordinateur portable, les endoscopes médicaux et la transmission d'image des drones, les microfils coaxiaux (Micro Coaxial Cable) sont presque le moyen de transmission de signaux à haute vitesse le plus couramment utilisé. Ils sont flexibles, résistants aux interférences et peuvent maintenir la stabilité de l'impédance. Cependant, lorsque la vitesse de transmission atteint le niveau Gbps, la perte de signal devient le problème le plus préoccupant pour les ingénieurs. Cet article analysera les quatre aspects suivants : les sources de perte, les valeurs typiques, les relations de vitesse et les méthodes de contrôle.
Un, source de perte de faisceau coaxial extrêmement fin
Les pertes des faisceaux coaxiaux extrêmement fins sont causées par de nombreux facteurs combinés :
1. Pertes dans les conducteurs : sous fréquence élevée, le phénomène de peau de chagrin apparaît, le courant se concentre à la surface du conducteur, la surface effective de section transversale diminue, la résistance augmente, les pertes d'insertion augmentent avec la fréquence.
Les pertes de média : les constantes diélectriques et le tangent de perte de l'angle des matériaux diélectriques déterminent la dissipation d'énergie des signaux. Le PTFE, le FEP ont une faible perte, le PVC une perte plus importante.
3. Absorption et perte de rayonnement : un couplage de blindage insuffisant ou une mauvaise termination peuvent entraîner des fuites d'énergie et des interférences.
Les connecteurs et les pertes de transition : l'inexistence de continuité d'impédance sur les bornes ou les connecteurs peut entraîner des réflexions et des pertes supplémentaires, ce qui est particulièrement sensible pour les signaux à haute vitesse.
Deuxièmement, les pertes typiques des câbles de différentes spécifications.
Le diamètre de la ligne, la longueur et le médium ont un impact direct sur le niveau de perte :
1. Fil de diamètre extérieur environ 1,0 mm : perte d'insertion d'environ 1,5–2,5 dB/m à 1 GHz, d'environ 5–7 dB/m à 6 GHz. Une longueur de 30 cm a une perte d'insertion d'environ 1,5–2 dB sous NRZ à 5 Gbps, compensable par l'équilibrage du système.
Diamètre extérieur 0,3–0,5 mm des fils ultrafins : la perte peut atteindre 16–22 dB/m à 10 GHz, même une longueur de 10–15 cm peut consommer une amplitude de signal significative, nécessitant une compensation d'équilibre avant et après.
Visible, la longueur disponible du signal dépend de la correspondance entre la vitesse et le diamètre du fil, dans les applications à haute vitesse, le fil avec un diamètre extérieur de 1,0 mm est généralement une choix de compromis, un diamètre de fil trop petit nécessite des moyens d'équilibre.
Troisième partie : relation entre la vitesse et la perte
Le signal à haute vitesse peut estimer la perte en utilisant la "réduction de la fréquence de la vitesse".
1. La largeur de bande du signal NRZ ≈ 0,5 × la vitesse des données.
2. Par exemple, un signal NRZ de 5 Gbps correspond à des composantes fréquentielles clés d'environ 6 à 12 GHz.
Cela signifie que si la perte de la chaîne de câbles est trop élevée à 10 GHz, cela entraînera la convergence du graphique d'œil et une augmentation du taux d'erreur.
Quatre, stratégies de contrôle des pertes
La ligne est plus courte, la perte est plus petite.
Choisir un diamètre externe plus grand : les pertes en ligne sont plus faibles.
Privilégier les milieux à faible perte : tels que le PTFE, le FEP.
Conception de transition lisse : impédance continue du côté du panneau, réduction des réflexions.
5. Utiliser l'équilibre : pré-amplification à l'émetteur, compensation CTLE/DFE au récepteur, peut améliorer de 2–5 dB la perte d'insertion.
6. Validation par essai réel du bouclage : confirmation de la performance réelle en utilisant le TDR, le VNA et les tests d'œil.
Les pertes des signaux à haute vitesse dans des ensembles coaxiaux extrêmement fins sont principalement influencées par la fréquence, le diamètre du câble, le milieu de transmission et la conception du port. En choisissant les matériaux, en ajustant le diamètre du câble, en configurant une alimentation à court chemin et en concevant une équilibrage du port, on peut contrôler les pertes dans une gamme acceptable, assurer la transmission stable des signaux à plusieurs Gbps, et répondre aux besoins des applications telles que les caméras de laptop, les endoscopes médicaux et les transmissions de drones.
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