Высокоскоростные кабели SAS: разъемы и оптимизация сигнала
Характеристики целостности сигнала
К числу основных параметров целостности сигнала относятся вносимые потери, перекрестные помехи на ближнем и дальнем концах, возвратные потери, искажения при перекосе в дифференциальных парах и амплитуда сигнала от дифференциального режима к синфазному. Хотя эти факторы взаимосвязаны и влияют друг на друга, мы можем рассматривать каждый фактор по отдельности, чтобы изучить его основное влияние.
Вносимые потери
Вносимые потери – это затухание амплитуды сигнала от передающего конца кабеля к принимающему, и они прямо пропорциональны частоте. Вносимые потери также зависят от калибра проводов, как показано на графике затухания ниже. Для внутренних компонентов малого радиуса действия, использующих кабели 30 или 28 AWG, высококачественные кабели должны иметь затухание менее 2 дБ/м на частоте 1,5 ГГц. Для внешних SAS-устройств 6 Гбит/с с использованием кабелей длиной 10 м рекомендуется использовать кабели со средним калибром проводов 24, которые обеспечивают затухание всего 13 дБ на частоте 3 ГГц. Если вы хотите добиться большего запаса сигнала при более высоких скоростях передачи данных, используйте кабели с меньшим затуханием на высоких частотах для более длинных кабелей, например, SFF-8482 с кабелем питания или SlimSAS SFF-8654 8i.
Перекрестные помехи
Перекрёстные помехи (FEXT) – это количество энергии, передаваемой от одной сигнальной или дифференциальной пары к другой. В кабелях SAS, если перекрёстные помехи на ближнем конце (NEXT) недостаточно малы, это приводит к большинству проблем в линии связи. Измерение NEXT проводится только на одном конце кабеля и представляет собой величину энергии, передаваемой от выходной пары передающего сигнала к входной паре принимающего сигнала. Измерение перекрёстных помех на дальнем конце (FEXT) выполняется путём подачи сигнала в передающую пару на одном конце кабеля и наблюдения за количеством энергии, оставшимся в передаваемом сигнале на другом конце кабеля. Перекрёстные помехи (NEXT) в кабельных компонентах и разъёмах обычно вызваны плохой изоляцией сигнальной дифференциальной пары, возможно, из-за розеток и вилок, неполного заземления или неправильного обращения с областью концевой заделки кабеля. Разработчикам систем необходимо убедиться, что сборщики кабелей устранили эти три проблемы, например, в таких компонентах, как MINI SAS HD SFF-8644 или OCuLink SFF-8611 4i.
24, 26 и 28 — типичные кривые потерь в кабеле сопротивлением 100 Ом.
Для высококачественных кабельных сборок значение NEXT, измеренное в соответствии с «SFF-8410 – Технические условия на тестирование и эксплуатационные характеристики медных кабелей HSS», должно быть ниже 3%. Что касается S-параметра, значение NEXT должно быть выше 28 дБ.
Возвратные потери
Обратные потери измеряют величину энергии, отраженной от системы или кабеля при подаче сигнала. Эта отраженная энергия приводит к уменьшению амплитуды сигнала на приемном конце кабеля и может привести к проблемам с целостностью сигнала на передающем конце, что, в свою очередь, может привести к проблемам с электромагнитными помехами для системы и ее разработчиков.
Эти возвратные потери вызваны несоответствием импеданса компонентов кабеля. Только тщательное решение этой проблемы позволит избежать изменения импеданса при прохождении сигнала через разъёмы, штекеры и кабельные клеммы, минимизируя тем самым колебания импеданса. Действующий стандарт SAS-4 изменяет значение импеданса с ±10 Ом в SAS-2 до ±3 Ом. Высококачественные кабели должны соответствовать требованиям номинала в пределах 85 или 100 Ом ± 3 Ом, например, SFF-8639 с кабелем SATA 15P или MCIO 74 Pin.
Искажение перекоса
В кабелях SAS существует два типа искажений перекоса: между дифференциальными парами и внутри дифференциальных пар (теория целостности сигнала – дифференциальный сигнал). Теоретически, если несколько сигналов одновременно поступают на один конец кабеля, они должны одновременно достичь другого конца. Если эти сигналы не поступают одновременно, это явление называется искажением перекоса кабеля или искажением задержки-перекоса. Для дифференциальных пар искажение перекоса внутри дифференциальной пары – это задержка между двумя проводниками дифференциальной пары, в то время как искажение перекоса между дифференциальными парами – это задержка между двумя наборами дифференциальных пар. Более сильное искажение перекоса внутри дифференциальной пары может ухудшить дифференциальный баланс передаваемого сигнала, уменьшить амплитуду сигнала, увеличить временной джиттер и вызвать проблемы с электромагнитными помехами. Для высококачественных кабелей искажение перекоса внутри дифференциальной пары должно быть менее 10 пс, например, для кабелей SFF-8654 8i – SFF-8643 или кабелей Anti-misalignment Insertion.
Электромагнитные помехи
Существует множество причин возникновения электромагнитных помех в кабелях: плохое экранирование или его отсутствие, неправильный метод заземления, несбалансированные дифференциальные сигналы и, кроме того, несоответствие импеданса. Для внешних кабелей экранирование и заземление, вероятно, являются двумя наиболее важными факторами, требующими внимания, например, для кабеля заземления SFF-8087 с красной сеткой или медной сеткой.
Обычно для защиты от внешних помех или электромагнитных помех используется двойной экран из металлической фольги и оплетки с общей площадью покрытия не менее 85%. При этом экран должен быть соединен с внешней оболочкой разъема с обеспечением полного соединения на 360°. Экранирование отдельных дифференциальных пар должно быть изолировано от внешнего экрана, а их фильтрующие линии должны подключаться к системному сигналу или заземлению постоянного тока для обеспечения единого управления импедансом разъема и компонентов кабеля, например, кабеля SFF-8654 8i Full Wrap с защитой от засечек или защитой от засечек.
Время публикации: 08 августа 2025 г.
