En sistemas de alta velocidad, ¿por qué los cables coaxiales muy delgados deben tener una longitud estrictamente igual?

En los sistemas de transmisión de señales de alta velocidad, el cable coaxial extremadamente fino (Micro Coaxial Cable) se utiliza ampliamente debido a su excelente capacidad de blindaje, control de impedancia estable y baja característica de interferencia cruzada, en dispositivos de IA, módulos de cámara, terminales de AR/VR y varios tipos de enlaces de datos de alta velocidad. Sin embargo, en proyectos reales, muchos problemas de enlaces de alta velocidad no provienen del chip o el protocolo en sí, sino de los detalles del nivel de cableado, donde la consistencia de longitud del cable es el factor más fácilmente ignorado pero con un impacto significativo. En escenarios de transmisión paralela de alta velocidad y multi-canal, incluso las diferencias de longitud del cable más pequeñas pueden ser amplificadas como problemas de señales a nivel de sistema.

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Un problema de desviación de temporización debido a longitudes de línea inconsistentes

La velocidad de propagación de la señal en un coaxial extremadamente delgado es generalmente del 70% al 80% de la velocidad de la luz, lo que significa que la señal es extremadamente sensible a los cambios en la longitud física. En interfaces paralelas múltiples, si hay diferencias en la longitud de las líneas entre diferentes canales, se introduce un retraso en la propagación no uniforme (Skew). Cuando la velocidad alcanza varios Gbps e incluso más, incluso con una diferencia de longitud de unos pocos milímetros, puede producirse una desviación en el retraso de picosegundos, lo que directamente destruye el alineamiento temporal de los datos en el extremo de recepción. Este problema es particularmente común en módulos de cámaras y sistemas de adquisición de datos de IA, manifestándose como desalineación de cuadros, vibración de datos o pérdida intermitente de paquetes, y a menudo es difícil de detectar en una etapa temprana.

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Segundo, desequilibrio de la señal diferencial y disminución de la capacidad antiinterferente

En los sistemas de alta velocidad de diferenciales MIPI, LVDS, SerDes, etc., los coaxiales muy delgados se utilizan generalmente en pares, y su diseño original es mejorar la capacidad de resistencia a la interferencia mediante una simetría eléctrica estricta. Sin embargo, cuando la longitud de dos líneas no es idéntica, las señales diferenciales no pueden mantener una coincidencia ideal de fase y amplitud, y parte de la energía diferencial se convierte en ruido común. Esto no solo debilita la capacidad de supresión de interferencias del sistema, sino que también aumenta el nivel de radiación electromagnética propia, lo que conlleva a una empeoramiento de los indicadores EMI. A nivel de la unidad completa, este problema a menudo se manifiesta directamente en el aumento de la dificultad de las pruebas EMC, e incluso es necesario modificar de nuevo los cables o el diseño estructural.

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Tres, discontinuidad de impedancia y superposición de reflexión de señales

Los coaxiales extremadamente delgados generalmente se toman como objetivo una impedancia característica de 50Ω o 45Ω para asegurar la transmisión平稳 de señales de alta velocidad. Pero en sistemas con múltiples segmentos de cable o múltiples conexiones de interfaz, si la longitud de las líneas no es consistente, a menudo se forman puntos de discontinuidad de impedancia ocultos en los conectores, las zonas de transición o los giros. Cuando las señales de alta velocidad pasan por estos lugares, las señales de reflexión se superponen con la señal principal, causando ruido de eco y acumulación de vibraciones, que finalmente se manifiestan como contracción del eye diagram, aumento de vibraciones y tasa de errores de código aumentada. En comparación con problemas de enlaces singulares, este tipo de reflexión suele ser aleatorio, lo que dificulta la depuración del sistema.

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La consistencia en la longitud de los alambres coaxiales extremadamente finos no es una mejora superflua, sino una condición básica para el funcionamiento estable de los sistemas de señales de alta velocidad. Desde la planificación de las rutas de cables en la fase inicial de diseño, hasta el control de las tolerancias de longitud en el proceso de fabricación de los cables, y hasta la gestión de la consistencia del cableado en la fase de ensamblaje, se debe considerar la coincidencia y la consistencia como principios centrales. Sólo cuando se controlan adecuadamente el retraso, la impedancia y la simetría a nivel físico, se puede realmente aprovechar la ventaja de rendimiento de los alambres coaxiales extremadamente finos en aplicaciones de alta velocidad y baja interferencia.

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