RG-174 mikro kábel: použitie ako pigtail a na doskách PCB

Navrhovanie kompaktných bezdrôtových zariadení vyžaduje opatrné rozhodnutia pri smerovaní vysokofrekvenčných signálov cez úzke priestory. Keď sa elektronické puzdrá zmenšujú, tradičné hrubé koaxiálne káble sa stávajú nemožnými na ohýbanie okolo vnútorných batériových balíkov, páskových káblov displejov a dosiek plošných spojov. Koaxiálny kábel RG174 ponúka ideálnu kombináciu nízkeho profilu, extrémnej pružnosti a stabilnej impedancie 50 ohmov, čo ho robí preferovaným riešením pre krátkodistanciaľné vnútorné RF zapojenie.

Porozumenie mechanickým limitom, elektrickým krivkám útlmu a najlepším postupom ukončenia koaxiálneho kábla RG174 umožňuje tímom pre návrh hardvéru zachovať integritu signálu a zároveň udržať tenký tvar zariadenia. Od nositeľných IoT sledovačov po komerčné prístupové body Wi-Fi použitie kvalitného koaxiálneho kábla pre PCB montáž zabraňuje neočakávaným poklesom rozpočtu prepojenia.

Mechanická konštrukcia a elektrický výkon

Hodnotenie akejkoľvek aplikácie kábla RG174 začína preskúmaním jeho fyzických vrstiev. Koaxiálny kábel RG174 má priemer vonkajšej plášťovej vrstvy približne 0,110 palca (2,8 mm), čo mu umožňuje ohýbať sa v tesných polomeroch, kde väčšie káble by sa poškodili alebo praskli.

• Návrh vodiča : Stredový vodič je vyrobený z 7-nitkového medeného drôtu s oceľovým jadrom s priemerom približne 0,019 palca. Vodič so špirálovou konštrukciou zvyšuje odolnosť voči únavovým poškodeniam, čo umožňuje opakované ohýbanie počas údržby zariadenia bez pretrhnutia vnútorných medených nitiek.
• Dielektrická vrstva : Tuhá polyetylénová dielektrická vrstva obklopuje stredový vodič a udržiava rovnaké geometrické rozostupy, aby zabezpečila stálu charakteristickú impedanciu 50 ohmov.
• Úroveň ochrany : Plietená ochranná vrstva zo cinovalého medi s krytím 95 % chráni vnútorné signály pred vonkajšími elektromagnetickými rušeniami (EMI) a zároveň bráni úniku vysokofrekvenčných signálov do susedných spojov na doske.
• Ochrana vonkajšej plášťovej vrstvy : Trvanlivá PVC plášťová vrstva chráni vnútorné vrstvy pred vlhkosťou, opotrebovaním a mechanickým namáhaním počas usporiadania káblov pri montáži.

Keďže koaxiálny kábel RG174 má tenký dielektrik, úrovne útlmu rastú rýchlejšie v závislosti od frekvencie v porovnaní s hrubšími koaxiálnymi káblami. Pri frekvencii 100 MHz je strata približne 5,5 dB na 100 stôp. Pri frekvencii 400 MHz sa útlm zvyšuje na 13,5 dB na 100 stôp a pri 1 GHz dosahuje takmer 22 dB na 100 stôp. Hoci tieto hodnoty strát vyzerajú vysoké pri dlhých dĺžkach kábla, typické aplikácie mikrokoaxiálnych káblov s pripojovacím káblom (pigtail) využívajú krátke dĺžky medzi 2 a 12 palcami. Pri prepojovacom kábli dĺžky 6 palcov celkový vstupný útlm zostáva pod 0,2 dB pri frekvencii 900 MHz, čo ho robí efektívnou voľbou pre vnútorné prepojenia medzi doskou a rámovou konštrukciou.

Hodnotenie možností káblov: RG174 vs. RG 59 U

Výber správnej prenosovej linky vyžaduje prispôsobenie rozmerov kábla a jeho elektrických vlastností požiadavkám systému. Porovnanie 50-ohmového koaxiálneho kábla RG174 s 75-ohmovým koaxiálnym káblom RG 59 U zdôrazňuje, prečo je zhoda impedancií nevyhnutná pri výbere koaxiálneho kábla pre dosky plošných spojov.

Nahradenie koaxiálneho kábla typu RG 59 U v štandardnom RF obvode s impedanciou 50 ohmov spôsobuje výrazné nesúladové prechody impedancie. Vzniknutý nesúlad zvyšuje pomer stojatých vln napätia (VSWR), čo generuje odrazy signálu, ktoré znižujú dosah bezdrôtových zariadení a plýtvajú výkonom vysielača. Navyše väčší priemer 0,242 palca koaxiálneho kábla typu RG 59 U ho robí nevhodným pre úzke mikrokoaxiálne prepojovacie káble vo vnútri kompaktných pouzder zariadení.

Navrhovanie mikrokoaxiálnych prepojovacích káblov pre malé pouzdrá

Mikrokoaxiálny prepojovací kábel slúži ako medzizlúčka, ktorá spája malé RF konektory namontované na doskách plošných spojov s pevnými vonkajšími priechodovými konektormi namontovanými na stene pouzdra. Bežné konfiguračné možnosti kombinujú na jednom konci ultra-malé konektory U.FL alebo IPEX a na druhom konci panelové konektory SMA, MCX alebo MMCX.

Pri návrhoch prenosných IoT zariadení je priestor medzi hlavným doskovým spojom a vonkajším puzdrom často obmedzený na niekoľko milimetrov. Použitie flexibilného koaxiálneho kábla RG174 pre krátky mikrokoaxiálny prívod umožňuje technikom viesť signálové trasy úzkymi kanálmi okolo stínovacích nádob a batériových priestorov. Flexibilné jadro zo skrútených vodičov vydrží veľmi malé polomery ohybu bez toho, aby kladlo nadmerné mechanické zaťaženie krehkým povrchovo montovaným konektorom U.FL.

Návrh prechodu na DPS a uzemnenie stínovania

Priamo pripojiť koaxiálny kábel RG174 na dosku spojov sa vyžaduje presná geometria vstupu, aby sa zabránilo parazitnej indukčnosti a nárazom straty návratu.

• Udržiavať nechránené vodiče krátke : Odstránením vonkajšej izolácie a pliatskej stínovej vrstvy sa odhalí stredový vodič. Udržiavaním dĺžky odhalenej časti stredového vodiča pod 1,5 mm sa minimalizuje nežiaduca sériová indukčnosť pri vyšších frekvenciách.
• Zabezpečiť pevné uzemnenie : Uzemniť lúčový mediakový pliatsky štít priamo na uzemňovaciu rovinu DPS na oboch stranách signálovej stopy pomocou širokých pájkových plôšok.
• Používať špeciálne konektory : Ak priame spájkovanie nie je praktické, hraničné SMA konektory, povrchové MCX konektory alebo rýchlo zapínateľné U.FL zásuvky navrhnuté pre koaxiálne káble na doskách s obvodmi zabezpečujú konzistentné prechody impedancie.

Kvalita výroby a záruka montáže

Dlhodobá spoľahlivosť v akejkoľvek aplikácii kábla RG174 závisí od presných techník ukončovania. Keďže vodiče v mikrokoaxiálnom kábliku sú tenké, manuálne stláčanie často spôsobuje premennú hĺbku vloženia kolíka, posunutie plietky alebo nespoľahlivý kontakt pri fyzickej vibrácii. Automatické stláčacie zariadenia s kalibrovanou výškou dielov zabezpečujú konzistentnú mechanickú upevnenosť a nízke vstupné straty v rámci všetkých výrobných dávok.

Výrobcovia presných koaxiálnych káblov, ako je WORLDPEAK, podporujú globálnych dodávateľov hardvéru (OEM) výrobnými riešeniami pre koaxiálne káble typu RG174 a mikrokoaxiálne káble s odvodenými koncami (pigtail). WORLDPEAK udržiava plne automatizované zariadenia na odstraňovanie izolácie z káblov, presné stláčanie (crimping) a testovanie pomocou vektorového analyzátora sietí (VNA) a dodáva prispôsobené káblové zväzky pre dosky plošných spojov (PCB) s presne definovanou dĺžkou, konektormi a špecifikáciami stínovania. Každá zostava prechádza 100-percentnou kontrolou spojitosti a koeficientu stojacej vlny (VSWR) pred expedíciou, čím sa zabezpečuje spoľahlivý bezdrôtový výkon pre zariadenia IoT, telekomunikačné a priemyselné elektronické systémy po celom svete.