Universal Serial Bus (USB), пожалуй, один из самых универсальных интерфейсов в мире. Первоначально он был инициирован Intel и Microsoft и отличается максимально возможной функцией «горячего подключения и работы». С момента появления интерфейса USB в 1994 году, после 26 лет разработки, через USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, наконец, доработанный до нынешнего USB4; Скорость передачи данных также увеличилась с 1,5 Мбит/с до последних 40 Гбит/с. В настоящее время не только недавно выпущенные смартфоны в основном поддерживают интерфейс Type-C, но и ноутбуки, цифровые камеры, умные колонки, мобильные источники питания и другие устройства начали перенимать интерфейс USB спецификации TYPE-C, который был успешно внедрен в автомобильную сферу. Вместо USB-A, новая Model 3 от Tesla имеет порты usB-C, а Apple полностью перевела свои MacBook и AirPods Pro на чистые порты USB Type-C для передачи данных и зарядки. Кроме того, согласно требованиям ЕС, Apple также будет использовать интерфейс USB Type-C в будущем iPhone15, и нет сомнений, что USB4 станет основным продуктовым интерфейсом на будущем рынке.
Требования к кабелям USB4
Самым большим изменением в новом USB4 является введение спецификации протокола Thunderbolt, которой Intel поделилась с usb-if. При использовании двухканального соединения пропускная способность удваивается до 40 Гбит/с, а туннелирование поддерживает несколько протоколов передачи данных и отображения. Примерами служат PCI Express и DisplayPort. Кроме того, USB4 сохраняет хорошую совместимость с введением нового базового протокола, будучи обратно совместимым с USB3.2/3.1/3.0/2.0, а также с Thunderbolt 3. В результате USB4 стал самым сложным стандартом USB на сегодняшний день, требуя от разработчиков понимания спецификаций USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C и USB Power Delivery. Кроме того, разработчикам необходимо знать спецификации PCI Express и DisplayPort, а также технологию защиты контента высокой чёткости (HDCP), совместимую с режимом USB4 DisplayPort. К знакомым нам кабелям и разъёмам предъявляются более высокие требования к электрическим характеристикам готовых изделий с кабелями USB4.
Коаксиальная версия USB4 появилась из ниоткуда
В эпоху USB3.1 10G многие производители перешли на коаксиальную структуру для удовлетворения требований высокочастотной производительности. Коаксиальная версия ранее не применялась в серии USB, ее сценарии применения - это в основном ноутбуки, мобильные телефоны, GPS, измерительные приборы, технология Bluetooth и т. д. Общее применение описания кабеля - медицинская коаксиальная линия, тефлоновая коаксиальная электронная линия, радиочастотный коаксиальный провод и т. д., с требованиями контроля стоимости на рынке, в эпоху USB3.1 скрутка для удовлетворения производительности продукта быстро занимает рынок, но с рынком USB4 для высокочастотной передачи требования все более строгие, и для высокоскоростной передачи нужен провод с сильной помехоустойчивостью и электрической стабильностью характеристик, чтобы обеспечить стабильность высокочастотной передачи, текущий основной USB4 по-прежнему является основной коаксиальной версией, производство коаксиального кабеля и процесс изготовления - это сложный процесс, для решения высокочастотного и высокоскоростного применения требуется соответствующее производственное оборудование и зрелый и стабильный производственный процесс. При производстве продукта ключевую роль играют выбор материала, параметры процесса и управление процессом, электрические параметры специализированных лабораторных испытаний, на протяжении всего процесса разработки узких мест коаксиальной структуры, в дополнение к вашим (стоимость материала, высокая стоимость обработки) другим, которые хороши, но развитие рынка всегда вращается вокруг того, как достичь самой большой цены партии, версия с парой скруток всегда была в зазоре между исследованиями и разработками коаксиальной разработки и прорывом.
Это видно из структуры коаксиальной линии, изнутри наружу, соответственно: центральный проводник, изолирующий слой, внешний проводящий слой (металлическая сетка), оболочка провода. Коаксиальный кабель представляет собой композитный кабель, состоящий из двух проводников. Центральный провод коаксиального кабеля используется для передачи сигналов. Металлическая экранирующая сетка выполняет две функции: одна заключается в обеспечении токового контура для сигнала в качестве общего заземления, а другая - в подавлении помех электромагнитного шума сигналу в качестве экранирующей сетки. Центральный провод и экранирующая сетка между слоем изоляции из полувспененного полипропилена определяют характеристики передачи кабеля и эффективно защищают средний провод, что имеет высокую стоимость.
Ожидается ли версия USB4 для витой пары?
Поскольку электронные схемы работают на более высоких частотах, электрические характеристики электронных компонентов становятся более сложными для освоения. Когда размер компонента или всего размера схемы по сравнению с длиной волны рабочей частоты больше единицы, значение индуктивности цепи емкости или компонентов паразитного влияния свойств материала и так далее, даже когда мы использовали структуру пары проводов, тестирование основных частотных параметров не может удовлетворить требования клиентов, и гибкая, чем коаксиальная версия структуры и ее диаметр намного, почему я не могу применять пару USB в партиях? В общем, чем выше частота использования кабеля, чем короче длина волны сигнала и чем меньше шаг перекоса, тем лучше эффект баланса. Однако слишком малый шаг сращивания приведет к низкой эффективности производства и растяжению изолированного сердечника провода. Шаг витков пары линий очень мал, число скручиваний велико, и напряжение скручивания сосредоточено на сечении, что приводит к серьёзной деформации и повреждению изоляционного слоя и, в конечном итоге, к искажению электромагнитного поля, влияющему на некоторые электрические показатели, такие как значение SRL и затухание. При наличии эксцентриситета изоляции расстояние между проводниками периодически изменяется из-за вращения и вращения изолированной линии, что приводит к периодическим колебаниям импеданса. Период колебаний относительно велик. При передаче на высоких частотах эти медленные изменения могут быть обнаружены электромагнитными волнами и повлиять на величину обратных потерь. Версия пары USB4 не может использоваться в пакетном режиме.
Не на землю, но не хочу использовать свой коаксиальный кабель, поэтому люди начали проверять разницу в экранировании USB4, чтобы сделать продукт, чтобы скрутить самый большой недостаток - легко скручивающийся проводник, и разницу с параллельным пакетом непосредственно для домашнего задания, избегайте растяжения проводника, как мы все знаем, в настоящее время ИСПОЛЬЗУЕТСЯ разница SAS, SFP + и т. д. используются в высокоскоростной линии, достаточно, чтобы показать, что его производительность должна быть выше, чем у многожильной версии, важная роль высокочастотной линии передачи данных заключается в передаче сигналов данных, но когда мы используем ее вокруг, могут появляться всевозможные беспорядочные помехи информации. Давайте подумаем о том, если эти сигналы помех попадают во внутренний проводник линии передачи данных и накладываются на исходный передаваемый сигнал, можно ли интерферировать или изменять исходный передаваемый сигнал, тем самым вызывая потерю полезного сигнала или проблемы? Отличительной особенностью алюминиевой фольги является то, что она выполняет защитную и экранирующую функцию, уменьшая помехи от внешних независимых сигналов при передаче. Основной упаковочный материал и алюминиевая фольга используются для герметизации и экранирования, одностороннее или двустороннее покрытие на пластиковой пленке, например, композитная фольга, используемая в качестве экрана кабеля. Кабельная фольга требует меньше масла на поверхности, не имеет отверстий и обладает высокими механическими свойствами. Процесс обмотки заключается в сборке двух изолированных жил и заземляющего провода с помощью упаковочной машины. Одновременно слой алюминиевой фольги и слой самоклеящейся полиэфирной ленты на внешней оболочке используются для экранирования пары проводов и стабилизации структуры обмотки жил. Этот процесс оказывает важное влияние на свойства провода, включая импеданс, разницу задержек и затухание, поэтому он должен производиться строго в соответствии с требованиями к производству и проводиться испытания электрических свойств, чтобы гарантировать соответствие обмотки сердечника требованиям. Конечно, не все линии передачи данных имеют два слоя экранирования. Некоторые кабели имеют несколько слоёв, некоторые — только один, или вообще не имеют. Экранирование — это металлическое разделение двух пространственных областей для контроля индукции и излучения электрических, магнитных и электромагнитных волн из одной области в другую. В частности, сердечник проводника окружён экранирующим телом, которое предотвращает воздействие на него внешнего электромагнитного поля/сигнала помехи и предотвращает распространение этих помех. Тестирование высокочастотного сигнала дифференциальной пары USB можно сравнить с тестированием коаксиального кабеля USB4.
Время публикации: 16 августа 2022 г.
