Universālā seriālā kopne (USB), iespējams, ir viena no daudzpusīgākajām saskarnēm pasaulē. To sākotnēji ieviesa Intel un Microsoft, un tai ir pēc iespējas ātrāka pievienošana un atskaņošana. Kopš USB saskarnes ieviešanas 1994. gadā pēc 26 gadu ilgas izstrādes, izmantojot USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, kas beidzot tika attīstīta līdz pašreizējam USB 4, pārraides ātrums ir palielinājies no 1,5 Mb/s līdz pat 40 Gb/s. Pašlaik ne tikai jaunizlaistie viedtālruņi pamatā atbalsta C tipa saskarni, bet arī klēpjdatori, digitālās kameras, viedie skaļruņi, mobilie barošanas avoti un citas ierīces ir sākušas izmantot C tipa specifikācijas USB saskarni, kas ir veiksmīgi ieviesta automobiļu nozarē. Tesla jaunajam Model 3 ir USB-A vietā USB-C porti, un Apple ir pilnībā pārveidojis savus MacBook un AirPods Pro par tīriem USB C tipa portiem datu pārsūtīšanai un uzlādei. Turklāt saskaņā ar ES prasībām Apple nākotnes iPhone 15 izmantos arī USB Type-C saskarni, un nav šaubu, ka USB4 būs galvenā produktu saskarne nākotnes tirgū.
Prasības USB4 kabeļiem
Lielākās izmaiņas jaunajā USB4 ir Thunderbolt protokola specifikācijas ieviešana, ko Intel koplietoja ar usb-if. Darbojoties caur divām saitēm, joslas platums tiek dubultots līdz 40 Gbps, un tunelēšana atbalsta vairākus datu un displeja protokolus. Piemēri ir PCI Express un DisplayPort. Turklāt USB4 saglabā labu saderību ar jaunā pamatā esošā protokola ieviešanu, būdams atpakaļsaderīgs ar USB3.2/3.1/3.0/2.0, kā arī Thunderbolt 3. Tā rezultātā USB4 ir kļuvis par līdz šim sarežģītāko USB standartu, kas prasa, lai dizaineri izprastu USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C un USB Power Delivery specifikācijas. Turklāt dizaineriem ir jāsaprot PCI Express un DisplayPort specifikācijas, kā arī augstas izšķirtspējas satura aizsardzības (HDCP) tehnoloģija, kas ir saderīga ar USB4 DisplayPort režīmu, un kabeļiem un savienotājiem, ar kuriem mēs esam pazīstami, ir augstākas prasības, lai tie atbilstu USB4 kabeļu gatavo izstrādājumu elektriskās veiktspējas prasībām.
No nekurienes radās koaksiālā USB4 versija
USB3.1 10G laikmetā daudzi ražotāji pieņēma koaksiālo struktūru, lai izpildītu augstfrekvences veiktspējas prasības. Koaksiālā versija iepriekš netika izmantota USB sērijās, tās pielietojuma scenāriji galvenokārt ir klēpjdatori, mobilie tālruņi, GPS, mērinstrumenti, Bluetooth tehnoloģija utt. Kabeļu vispārējais pielietojums ir medicīnas koaksiālā līnija, teflona koaksiālā elektroniskā līnija, radiofrekvenču koaksiālais vads utt., un tirgus izmaksu kontroles prasības ātri iekaroja tirgu, lai apmierinātu produkta veiktspējas prasības. Tomēr, tā kā USB4 tirgū augstfrekvences pārraides prasības kļūst arvien stingrākas, un ātrgaitas pārraidei nepieciešama vada spēcīga traucējumu novēršanas spēja un elektriskās veiktspējas stabilitāte. Lai nodrošinātu augstfrekvences pārraides stabilitāti, pašreizējā galvenā USB4 versija joprojām ir galvenā koaksiālā versija. Koaksiālā ražošana un izgatavošanas process ir sarežģīts process. Lai atrisinātu augstfrekvences un ātrgaitas pielietojumu, ir nepieciešams atbilstošs ražošanas aprīkojums un nobriedis un stabils ražošanas process. Produkta ražošanā, materiālu izvēlē, procesa parametros un procesa kontrolē galveno lomu spēlē specializētu laboratorijas testu elektriskie parametri, visā koaksiālās struktūras izstrādes sašaurinājuma laikā papildus jūsu (materiālu izmaksas, dārgas apstrādes izmaksas) ir arī citi labi, taču tirgus attīstība vienmēr griežas ap to, kā sasniegt lielāko partijas cenu, Pāru vērpšanas versija vienmēr ir bijusi koaksiālās attīstības pētniecības un attīstības un izrāviena plaisā.
Koaksiālā kabeļa struktūru var redzēt no iekšpuses uz āru: centrālais vadītājs, izolācijas slānis, ārējais vadošais slānis (metāla siets) un stieples apvalks. Koaksiālais kabelis ir divu vadītāju kompozīts. Koaksiālā kabeļa centrālais vads tiek izmantots signālu pārraidei. Metāla ekranējošajam tīklam ir divas lomas: viena ir nodrošināt signāla strāvas cilpu kā kopējo zemējumu, bet otra ir slāpēt elektromagnētiskā trokšņa traucējumus signālam kā ekranējošam tīklam. Starp centrālo vadu un ekranējošo tīklu ir daļēji putojošs polipropilēna izolācijas slānis, kas nosaka kabeļa pārraides raksturlielumus un efektīvi aizsargā vidējo vadu, tāpēc izmaksas ir dārgas.
Vai gaidāma USB4 vītā pāra versija?
Tā kā elektroniskās shēmas darbojas ar augstākām frekvencēm, elektronisko komponentu elektriskās īpašības kļūst arvien grūtāk apgūt. Ja komponenta izmērs vai visas shēmas izmērs salīdzinājumā ar darba frekvences viļņa garumu ir lielāks par vienu, ķēdes induktivitātes kapacitātes vērtība vai komponentu materiāla īpašību parazitārā ietekme utt., pat ja tiek izmantota vadu pāra struktūra, pamata frekvences parametru testēšana nevar apmierināt klientu prasības, un tā ir elastīgāka nekā koaksiālā struktūras versija, un tās diametrs ir daudz lielāks. Kāpēc USB pāri nevar izmantot partijās? Kopumā, jo augstāka ir kabeļa izmantošanas frekvence, jo īsāks ir signāla viļņa garums un jo mazāks ir slīpuma solis, jo labāks ir līdzsvara efekts. Tomēr pārāk mazs savienošanas solis novedīs pie zemas ražošanas efektivitātes un izolētā serdeņa stieples sastiepuma. Līniju pāra solis ir ļoti mazs, vērpes skaits ir liels, un vērpes spriegums uz šķērsgriezuma ir nopietni koncentrēts, kā rezultātā izolācijas slānis tiek nopietni deformēts un bojāts, un galu galā rodas elektromagnētiskā lauka kropļojumi, kas ietekmē dažus elektriskos rādītājus, piemēram, SRL vērtību un vājinājumu. Ja pastāv izolācijas ekscentricitāte, attālums starp vadītājiem periodiski mainās izolācijas atsevišķās līnijas griešanās un rotācijas dēļ, kas rada periodiskas impedances svārstības. Svārstību periods ir relatīvi ilgs. Augstas frekvences pārraidē šīs lēnās izmaiņas var noteikt ar elektromagnētiskajiem viļņiem un ietekmēt atstarošanas zudumu vērtību. USB4 pāra versiju nevar izmantot partijās.
Nevis uz zemes, bet negribas izmantot savu nāves koaksiālo kabeli, tāpēc cilvēki sāka pārbaudīt USB4 ekranēšanas veidu atšķirības, kā izgatavot produktu. Lielākais trūkums ir viegli savīti vadītāji, un atšķirība no paralēlā paketa tieši mājasdarbam, lai izvairītos no vadītāja sastiepumiem. Kā mēs visi zinām, pašlaik izmanto SAS, SFP + utt. atšķirības ātrgaitas līnijās. Pietiekami, lai parādītu, ka tās veiktspējai jābūt augstākai nekā daudzdzīslu versijai. Augstas frekvences datu līnijas svarīga loma ir datu signālu pārraide, bet, to lietojot, var parādīties visa veida traucējoša informācija. Padomāsim par to, vai šie traucējumu signāli nonāk datu līnijas iekšējā vadītājā un pārklājas ar sākotnējo pārraidīto signālu, vai ir iespējams traucēt vai mainīt sākotnējo pārraidīto signālu, tādējādi radot noderīga signāla zudumu vai problēmas? Alumīnija folijas slāņa atšķirība ir informācijas pārsūtīšana, kas darbojas kā aizsargs un ekranējums, ko izmanto, lai samazinātu ārējo neatkarīgo signālu traucējumus pārraidei. Galvenais iepakojuma lentes materiāls un alumīnija folijas blīvējums un ekranējums tiek izmantots, vienpusējs vai divpusējs pārklājums uz plastmasas plēves, proti, kompozītmateriāla folija, ko izmanto kā kabeļa ekranējumu. Kabeļa folijai nepieciešams mazāk eļļas uz virsmas, nav caurumu un tai ir augstas mehāniskās īpašības. Aptīšanas process ir divu izolētu serdeņu vadu un zemējuma vadu savākšana kopā, izmantojot aptīšanas iekārtu. Tajā pašā laikā alumīnija folijas slānis un pašlīmējošas poliestera lentes slānis uz ārējās kārtas tiek izmantoti, lai ekranētu vadu pāri un stabilizētu serdeņu vadu aptīšanas struktūru. Šim procesam ir svarīga ietekme uz vada īpašībām, tostarp pretestību, kavējuma atšķirību, vājinājumu, jo tas ir jāveic stingri atbilstoši amatniecības prasībām, veicot elektrisko īpašību testēšanu, lai nodrošinātu, ka serdeņu vads atbilst prasībām. Protams, ne visām datu līnijām ir divi ekranēšanas slāņi. Dažām ir vairāki slāņi, dažām ir tikai viens slānis vai to nav vispār. Ekranēšana ir metāliska divu telpisku apgabalu atdalīšana, lai kontrolētu elektrisko, magnētisko un elektromagnētisko viļņu indukciju un starojumu no viena apgabala uz otru. Konkrētāk, vadītāja serdi ieskauj ekranējošs korpuss, lai novērstu ārēja elektromagnētiskā lauka/traucējumu signāla ietekmi uz to un lai novērstu traucējumu elektromagnētiskā lauka/signāla izplatīšanos uz āru. USB diferenciālā pāra augstfrekvences signāla testēšanu var salīdzināt ar koaksiālo, diferenciālā pāra USB4 kabeli.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 16. augusts
