Dans les systèmes à hautes vitesses, pourquoi les coaxiaux extrêmement fins doivent-ils être strictement égaux en longueur ?

Dans les systèmes de transmission de signaux à haute vitesse, le câble coaxial extrêmement fin (Micro Coaxial Cable) est largement utilisé dans les appareils IA, les modules de caméra, les terminaux AR/VR et diverses liaisons de données à haute vitesse, grâce à ses excellentes propriétés de blindage, un contrôle stable de l'impédance et une faible interférence. Cependant, dans les projets pratiques, de nombreux problèmes de liaisons à haute vitesse ne viennent pas du chip ou du protocole eux-mêmes, mais des détails de contrôle du câblage, dont la cohérence de la longueur du câble est le facteur clé souvent négligé mais extrêmement influent. Dans les scénarios de transmission parfaite à haute vitesse et en mode parallèle multiple, même la plus petite différence de longueur de câble peut être amplifiée en un problème de signal de niveau système.

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Problème de décalage de temps dû à des longueurs de lignes inégales

La vitesse de propagation des signaux à haute vitesse dans un coaxial extrêmement fin est généralement comprise entre 70% et 80% de la vitesse de la lumière, ce qui signifie que les signaux sont extrêmement sensibles aux variations de longueur physique. Dans les interfaces en parfaite parallèle, si la longueur des lignes des différents canaux diffère, cela entraîne une décalage dans le temps de propagation (Skew). Lorsque la vitesse atteint plusieurs Gbps ou plus, même une différence de quelques millimètres de longueur peut entraîner une déviation de délai d'ordre pico-secondes, ce qui peut directement détruire l'alignement temporel des données à l'extrémité de réception. Ce problème est particulièrement courant dans les modules de caméra et les systèmes de collecte de données IA, se manifestant par un décalage des frames, des fluctuations des données ou des pertes de paquets intermittentes, et il est souvent difficile à détecter à un stade précoce.

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Deuxième partie : déséquilibre du signal de différence et diminution de la capacité de résistance aux interférences

Dans les systèmes différentiels à haute vitesse tels que MIPI, LVDS, SerDes, etc., les coaxiaux extrêmement fins sont généralement utilisés en paires, leur conception initiale étant de renforcer la capacité de résistance aux interférences par une symétrie électrique stricte. Cependant, lorsque la longueur des deux fils n'est pas égale, les signaux différentiels ne peuvent pas maintenir une correspondance parfaite en phase et en amplitude, une partie de l'énergie différentielle est convertie en bruit commun. Cela non seulement affaiblit la capacité de suppression des interférences extérieures du système, mais aussi augmente le niveau d'émission électromagnétique propre, entraînant une dégradation des indicateurs EMI. Au niveau de l'ensemble de l'appareil, ce problème se manifeste souvent directement par une augmentation de la difficulté des tests EMC, pouvant nécessiter des modifications de la conception des câbles ou de la structure.

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Trois, discontinuité d'impédance et superposition de réflexion du signal

Les coaxiaux extrêmement fins sont généralement conçus pour une impédance de caractéristique de 50Ω ou 45Ω, afin de garantir une transmission stable des signaux à haute vitesse. Mais dans les systèmes avec des câbles en plusieurs segments ou des connexions multiples, si les longueurs des câbles ne sont pas uniformes, des discontinuités d'impédance latentes se formeront souvent aux connecteurs, aux zones de transition ou aux plis. Lorsque les signaux à haute vitesse passent par ces endroits, les signaux de réflexion se superposeront aux signaux principaux, causant des bruits de rétrodiffraction et une accumulation de chocs, se manifestant finalement par une contraction de l'œil, une augmentation des chocs et une augmentation du taux d'erreur. Comparé à des problèmes de lien unique, ce type de réflexion est souvent aléatoire, rendant la mise en œuvre du système plus difficile.

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L'uniformité de la longueur des conducteurs coaxiaux extrêmement fins n'est pas une optimisation de luxe, mais l'une des conditions de base pour le fonctionnement stable des systèmes de signaux à haute vitesse. De la planification des chemins de câblage à l'étape préliminaire de conception, à la gestion des tolérances de longueur pendant la fabrication des câbles, en passant par la gestion de la cohérence des connexions à l'étape d'assemblage, la correspondance et l'uniformité doivent être considérées comme des principes centraux. Seulement en contrôlant le délai, l'impédance et la symétrie à un niveau physique, on peut véritablement exploiter les avantages de performance des conducteurs coaxiaux extrêmement fins dans les applications à haute vitesse et à faible interférence.

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