Mikrokabel RG-174: použití jako pigtail a pro trasování na tištěných spojovacích deskách

Návrh kompaktních bezdrátových zařízení vyžaduje pečlivý výběr při trasování vysokofrekvenčních signálů prostřednictvím úzkých prostorů. S čím dál menšími elektronickými pouzdry se tradiční tlusté koaxiální kabely stávají nemožnými ke zahnutí kolem vnitřních bateriových balení, páskových kabelů displeje a tištěných spojovacích desek. Koaxiální kabel RG174 nabízí ideální kombinaci nízkého profilu, extrémní pružnosti a stabilní impedance 50 ohmů, čímž se stává preferovaným řešením pro krátkovzdálenostní interní RF propojení.

Porozumění mechanickým limitům, elektrickým charakteristikám útlumu a osvědčeným postupům ukončování koaxiálního kabelu RG174 umožňuje týmům pro návrh hardwaru zachovat integritu signálu při udržení štíhlých rozměrů zařízení. Od nositelných IoT sledovačů po komerční přístupové body Wi-Fi pomáhá použití kvalitního koaxiálního kabelového sestavení pro tištěné spojovací desky zabránit neočekávaným poklesům rozpočtu spojení.

Mechanická konstrukce a elektrický výkon

Hodnocení jakéhokoli použití kabelu RG174 začíná prozkoumáním jeho fyzických vrstev. Koaxiální kabel RG174 má průměr vnějšího pláště přibližně 0,110 palce (2,8 mm), což mu umožňuje ohýbat se v ostrých obloucích, kde by větší kabely zhouplly nebo praskly.

• Návrh vodiče : Střední vodič je tvořen měděnou ocelovou drátovou žílou se sedmi vlákny a průměrem přibližně 0,019 palce. Vícevláknová konstrukce zvyšuje odolnost proti únavě materiálu, takže kabel vydrží opakované ohýbání při údržbě zařízení, aniž by došlo k přerušení měděných vláken uvnitř.
• Dielektrická vrstva : Tuhý polyetylénový izolant obklopuje střední vodič a udržuje rovnoměrné geometrické rozestupy, čímž zajišťuje stálou charakteristickou impedanci 50 ohmů.
• Stínění – pokrytí : Pletený stínící plášť z cínem potažené mědi s krytím 95 % chrání signály uvnitř před vnější elektromagnetickou interferencí (EMI) a zároveň brání úniku vysokofrekvenčních signálů do sousedních tras na desce plošných spojů.
• Ochrana vnějšího pláště : Trvanlivý PVC plášť chrání vnitřní vrstvy před vlhkostí, opotřebením a mechanickým namáháním během montáže a vedení kabelu.

Protože koaxiální kabel RG174 má tenkou dielektrickou vrstvu, úroveň útlumu roste s frekvencí rychleji než u tlustších koaxiálních kabelů. Při frekvenci 100 MHz činí útlum přibližně 5,5 dB na 100 stop (30,48 m). Při 400 MHz stoupne útlum na 13,5 dB na 100 stop a při 1 GHz dosáhne téměř 22 dB na 100 stop. Ačkoli se tyto hodnoty útlumu mohou zdát vysoké u delších délek kabelu, typické aplikace mikrokoaxiálních přívodních kabelů využívají krátké délky mezi 2 a 12 palci (5,08 až 30,48 cm). U propojovacího kabelu délky 6 palců (15,24 cm) zůstává celkový vložený útlum při 900 MHz pod 0,2 dB, což jej činí efektivní volbou pro interní propojení mezi deskou plošných spojů a rámem zařízení.

Hodnocení možností kabelů: RG174 versus RG59U

Výběr správné přenosové linky vyžaduje přizpůsobení rozměrů kabelu i jeho elektrických vlastností požadavkům systému. Porovnání 50-ohmového koaxiálního kabelu RG174 s 75-ohmovým koaxiálním kabelem RG59U ukazuje, proč je přizpůsobení impedance nezbytné při výběru koaxiálního kabelu pro desky plošných spojů.

Nahrazení koaxiálního kabelu typu RG 59 U v běžném 50-ohmovém RF obvodu způsobuje významné nesoulady impedance. Vzniklý nesoulad zvyšuje poměr stojaté vlny napětí (VSWR), čímž vznikají odrazy signálu, které snižují dosah bezdrátové komunikace a plýtvají výkonem vysílače. Navíc je větší průměr 0,242 palce koaxiálního kabelu RG 59 U nevhodný pro úzké mikrokoaxiální propojovací kabely (pigtail) uvnitř kompaktních zařízení.

Návrh mikrokoaxiálních propojovacích kabelů (pigtail) pro malé pouzdra

Mikrokoaxiální propojovací kabel (pigtail) slouží jako mezilehlý most mezi malými RF konektory montovanými na tištěné spojové desce (PCB) a robustními vnějšími připojeními typu bulkhead umístěnými na stěně pouzdra. Běžné konfigurační možnosti kombinují na jednom konci ultra-malé konektory U.FL nebo IPEX a na druhém konci panelové konektory SMA, MCX nebo MMCX.

V návrzích přenosných IoT zařízení je prostor mezi hlavní tištěnou spojovací deskou a vnějším pouzdrem často omezen na několik milimetrů. Použití flexibilní koaxiální kabelu RG174 pro krátký mikrokoaxiální přívod umožňuje technikům vést signálové trasy úzkými kanály kolem stínících krytů a bateriových komor. Flexibilní lanko jádra snáší ostré ohyby bez nadměrné mechanické zátěže křehkých povrchových U.FL zásuvek.

Návrh přechodu na tištěnou spojovací desku a uzemnění stínění

Přímé připojení koaxiálního kabelu RG174 k tištěné spojovací desce vyžaduje přesnou geometrii výstupu, aby se zabránilo parazitní indukčnosti a nárazům ztráty návratu.

• Udržujte nechráněné vodiče krátké : Odstrihnutí vnějšího pláště a pletené stínění odhaluje středový vodič. Udržení délky odhaleného středového vodiče pod 1,5 mm minimalizuje nežádoucí sériovou indukčnost při vyšších frekvencích.
• Zajistěte spolehlivé uzemnění : Uzemněte cínovanou měděnou pletenou stínění přímo na uzemňovací plochu tištěné spojovací desky na obou stranách signálové dráhy pomocí širokých pájecích plošek.
• Používejte specializované konektory : Tam, kde je přímé pájení nepraktické, poskytují konzistentní přechody impedancí okrajově montované konektory SMA, povrchově montované konektory MCX nebo rychlozapínací zásuvky U.FL navržené pro rozhraní koaxiálních kabelů na tištěných spojovacích deskách.

Kvalita výroby a záruka montáže

Dlouhodobá spolehlivost v jakémkoli použití kabelu RG174 závisí na přesných technikách ukončení. Protože jsou vodiče v mikrokoaxiálním přívodním kabelu tenké, ruční otlakování často způsobuje proměnnou hloubku kolíku, prokluz pláště nebo přerušovaný kontakt při fyzickém otřesu. Automatické otlakovací zařízení s kalibrovanou výškou matric zajišťuje konzistentní mechanické uchycení a nízkou ztrátu vložení ve všech výrobních šaržích.

Výrobci přesných koaxiálních kabelů, jako je WORLDPEAK, podporují globální výrobce hardware OEM pomocí individuálně navržených koaxiálních kabelových sestav typu RG174 a mikrokoaxiálních kabelů s odvětvím. WORLDPEAK udržuje plně automatizovanou infrastrukturu pro odizolování kabelů, přesné otlakování a testování pomocí analyzátoru sítí (VNA) a dodává přizpůsobené kabelové svazky pro tištěné spojovací desky (PCB) s přesně danou délkou, konektory a specifikacemi stínění. Každá sestava je před expedicí podrobena 100% kontrole spojitosti a poměru stojaté vlny (VSWR), čímž se zaručuje spolehlivý bezdrátový provoz pro zařízení IoT, telekomunikační a průmyslovou elektroniku po celém světě.