Universalioji nuoseklioji magistralė (USB) tikriausiai yra viena universaliausių sąsajų pasaulyje. Ją iš pradžių sukūrė „Intel“ ir „Microsoft“, o jos savybės leidžia greitai prijungti ir naudoti. Nuo USB sąsajos atsiradimo 1994 m., po 26 metų kūrimo, per USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x ir galiausiai išplėtotos iki dabartinio USB 4, perdavimo sparta taip pat padidėjo nuo 1,5 Mbps iki naujausių 40 Gbps. Šiuo metu ne tik naujai išleisti išmanieji telefonai iš esmės palaiko C tipo sąsają, bet ir nešiojamieji kompiuteriai, skaitmeniniai fotoaparatai, išmanieji garsiakalbiai, mobilieji maitinimo šaltiniai ir kiti įrenginiai pradėjo naudoti C tipo USB sąsają, kuri sėkmingai įdiegta automobilių pramonėje. Vietoj USB-A naujasis „Tesla Model 3“ turi USB-C prievadus, o „Apple“ visiškai pakeitė savo „MacBook“ ir „AirPods Pro“ į grynus USB C tipo prievadus duomenų perdavimui ir įkrovimui. Be to, pagal ES reikalavimus „Apple“ būsimame „iPhone 15“ taip pat naudos USB C tipo sąsają, ir neabejotina, kad USB4 bus pagrindinė produkto sąsaja būsimoje rinkoje.
Reikalavimai USB4 kabeliams
Didžiausias naujojo USB4 pokytis yra „Thunderbolt“ protokolo specifikacijos, kuria „Intel“ pasidalijo su „usb-if“, įvedimas. Veikiant dviem jungtimis, pralaidumas padvigubėja iki 40 Gbps, o tuneliavimas palaiko kelis duomenų ir ekrano protokolus. Pavyzdžiai: PCI Express ir DisplayPort. Be to, USB4 išlaiko gerą suderinamumą su naujo pagrindinio protokolo įdiegimu ir yra atgalinio suderinamumo su USB 3.2/3.1/3.0/2.0, taip pat su „Thunderbolt 3“. Dėl to USB4 tapo sudėtingiausiu iki šiol USB standartu, reikalaujančiu, kad dizaineriai suprastų USB 4, USB 3.2, USB 2.0, USB Type-C ir USB Power Delivery specifikacijas. Be to, dizaineriai turi suprasti PCI Express ir DisplayPort specifikacijas, taip pat didelės raiškos turinio apsaugos (HDCP) technologiją, kuri suderinama su USB 4 DisplayPort režimu, o mums pažįstamiems kabeliams ir jungtims keliami aukštesni reikalavimai, kad jie atitiktų galutinių USB 4 kabelių gaminių elektrinio našumo reikalavimus.
Koaksialinė USB4 versija atsirado iš niekur
USB3.1 10G eroje daugelis gamintojų pasirinko bendraašę struktūrą, kad atitiktų aukšto dažnio našumo reikalavimus. Koaksialinė versija anksčiau nebuvo taikoma USB serijose, jos taikymo scenarijai daugiausia buvo nešiojamieji kompiuteriai, mobilieji telefonai, GPS, matavimo prietaisai, „Bluetooth“ technologija ir kt. Bendras kabelio aprašymas apima medicinines bendraašes linijas, teflono bendraašes elektronines linijas, radijo dažnių bendraašes laidus ir kt., atsižvelgiant į rinkos urmu kainų kontrolės reikalavimus, USB3.1 eroje susukimas, siekiant patenkinti produkto našumą, greitai užima rinką, tačiau USB4 rinkoje keliami vis griežtesni aukšto dažnio perdavimo reikalavimai, o didelės spartos perdavimui reikalingi laidai, turintys stiprią apsaugą nuo trukdžių ir elektrinių charakteristikų stabilumą. Siekiant užtikrinti aukšto dažnio perdavimo stabilumą, dabartinė pagrindinė USB4 versija vis dar yra pagrindinė bendraašė versija, o bendraašio kabelio gamyba ir gamybos procesas yra sudėtingas procesas, norint išspręsti aukšto dažnio ir didelės spartos taikymo problemas, reikalinga tinkama gamybos įranga ir brandus bei stabilus gamybos procesas. Gaminant produktą, medžiagų parinkimas, proceso parametrai ir procesų valdymas, specializuoti laboratoriniai elektriniai parametrai atlieka pagrindinį vaidmenį visame koaksialinės struktūros kūrimo kliūtyje, be jūsų (medžiagų kaina, brangios perdirbimo išlaidos) ir kiti geri dalykai, tačiau rinkos plėtra visada sukasi apie tai, kaip pasiekti didžiausią partijos kainą, pora susukta versija visada buvo koaksialinės plėtros tyrimų ir plėtros bei proveržio spraga.
Koaksialinės linijos struktūrą iš vidaus į išorę galima matyti atitinkamai: centrinis laidininkas, izoliacinis sluoksnis, išorinis laidus sluoksnis (metalinis tinklelis) ir vielos apvalkalas. Koaksialinis kabelis yra dviejų laidininkų kompozicinė medžiaga. Centrinis koaksialinio kabelio laidas naudojamas signalams perduoti. Metalinis ekranuojantis tinklas atlieka dvi funkcijas: vienas yra užtikrinti srovės kilpą signalui kaip bendrą įžeminimą, o kitas - slopinti elektromagnetinio triukšmo trukdžius signalui kaip ekranuojantis tinklas. Centrinį laidą ir ekranuojantį tinklą skiria pusiau putojantis polipropileno izoliacijos sluoksnis. Izoliacijos sluoksnis lemia kabelio perdavimo charakteristikas ir efektyviai apsaugo vidurinį laidą, todėl brangu.
Ar pasirodys USB4 vytos poros versija?
Kadangi elektroninės grandinės veikia aukštesniais dažniais, elektroninių komponentų elektrines charakteristikas tampa vis sunkiau įvaldyti. Kai komponento dydis arba visos grandinės dydis, palyginti su darbinio dažnio bangos ilgiu, yra didesnis nei vienas, grandinės induktyvumo talpos vertė arba komponentų parazitinis medžiagos savybių poveikis ir pan., net ir naudojant laidų porų struktūrą, pagrindinių dažnio parametrų bandymai negali patenkinti klientų reikalavimų ir yra lankstesni nei koaksialinė konstrukcijos versija, o jos skersmuo yra daug didesnis. Kodėl negalima naudoti porinių USB partijomis? Apskritai, kuo didesnis kabelio naudojimo dažnis, kuo trumpesnis signalo bangos ilgis ir kuo mažesnis iškreipimo žingsnis, tuo geresnis balanso efektas. Tačiau per mažas sujungimo žingsnis sumažins gamybos efektyvumą ir patemps izoliuotą laidų šerdį. Laidų porų žingsnis yra labai mažas, sukimo momentų skaičius yra didelis, o sukimo įtempis sekcijoje yra labai sutelktas, todėl izoliacijos sluoksnis gali smarkiai deformuotis ir būti pažeistas, o galiausiai iškraipomas elektromagnetinis laukas, turintis įtakos kai kuriems elektriniams rodikliams, tokiems kaip SRL vertė ir slopinimas. Esant izoliacijos ekscentricitetui, atstumas tarp laidininkų periodiškai kinta dėl izoliacinės linijos sukimosi ir sukimosi, o tai sukelia periodinius varžos svyravimus. Svyravimo periodas yra gana ilgas. Aukšto dažnio perdavime šį lėtą pokytį gali aptikti elektromagnetinės bangos ir paveikti grįžtamojo nuostolio vertę. USB4 poros versijos negalima naudoti partijomis.
Ne į žemę, bet nenoriu naudoti savo mirtino koaksialinio kabelio, todėl žmonės pradėjo tikrinti skirtingus USB4 ekranavimo būdus, kaip pagaminti gaminį. Didžiausias trūkumas yra lengvai susisukantis laidininkas, o skirtumas nuo lygiagretaus paketinio kabelio yra tiesioginis namų darbas, siekiant išvengti laidininko patempimo. Kaip žinome, šiuo metu didelės spartos linijose naudojami SAS, SFP + ir kt. skirtumai. Pakanka parodyti, kad jos našumas turi būti didesnis nei daugiagyslės versijos. Svarbus aukšto dažnio duomenų perdavimo linijos vaidmuo yra perduoti duomenų signalus, tačiau kai ją naudojame, gali atsirasti visokių netvarkingų trukdžių. Pagalvokime, jei šie trukdžių signalai patenka į vidinį duomenų linijos laidininką ir uždengia pirminį perduodamą signalą, ar gali būti trukdoma ar pakeista pirminė perduodama signalo kokybė, taip prarandant naudingą signalą ar sukeliant problemas? Aliuminio folijos sluoksnio paskirtis – perduoti informaciją mums, atlikti apsauginį ir ekranuojantį vaidmenį, sumažinti išorinių nepriklausomų signalų trukdžius perdavimui. Pagrindinė pakuotės diržo medžiaga ir aliuminio folijos sandarinimas ir ekranavimas yra aliuminio folijos sandarinimas ir ekranavimas, vienpusis arba dvipusis plastikinės plėvelės padengimas, kompozicinė folija, naudojama kaip kabelio ekranas. Kabelio folijai reikia mažiau alyvos paviršiuje, nėra skylių ir gerų mechaninių savybių. Apvyniojimo procesas – tai dviejų izoliuotų pagrindinių laidų ir įžeminimo laidų sujungimas vyniojimo mašina. Tuo pačiu metu aliuminio folijos sluoksnis ir lipnios poliesterio juostos sluoksnis ant išorinio sluoksnio naudojami laidų porai ekranuoti ir pagrindinių laidų struktūrai stabilizuoti. Šis procesas turi didelę įtaką laido savybėms, įskaitant varžą, vėlinimo skirtumą, slopinimą, nes tai turi būti gaminama griežtai pagal gamybos reikalavimus, atliekami elektrinių savybių bandymai, siekiant užtikrinti, kad pagrindinė viela būtų apvyniota pagal reikalavimus. Žinoma, ne visos duomenų linijos turi du ekranavimo sluoksnius. Kai kurios turi kelis sluoksnius, kai kurios – tik vieną sluoksnį arba visai neturi. Ekranavimas – tai metalinis dviejų erdvinių sričių atskyrimas, skirtas kontroliuoti elektrinių, magnetinių ir elektromagnetinių bangų indukciją ir spinduliavimą iš vienos srities į kitą. Tiksliau sakant, laidininko šerdis yra apsupta ekranuojančio korpuso, kad būtų išvengta išorinio elektromagnetinio lauko / trukdžių signalo poveikio ir trukdžių elektromagnetinio lauko / signalo plitimo į išorę. USB diferencialinės poros aukšto dažnio signalo bandymą galima palyginti su bendraašiu, diferencialinės poros USB4 kabeliu.
Įrašo laikas: 2022 m. rugpjūčio 16 d.
