USB (Universal Serial Bus) jest prawdopodobnie jednym z najbardziej wszechstronnych interfejsów na świecie. Został on pierwotnie zainicjowany przez Intel i Microsoft i charakteryzuje się możliwie najszybszą możliwą obsługą plug and play. Od wprowadzenia interfejsu USB w 1994 roku, po 26 latach rozwoju, poprzez USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, ostatecznie rozwinięte do obecnego USB4; Prędkość transmisji wzrosła również z 1,5 Mb/s do najnowszych 40 Gb/s. Obecnie nie tylko nowo wprowadzone smartfony zasadniczo obsługują interfejs typu C, ale także notebooki, aparaty cyfrowe, inteligentne głośniki, zasilacze mobilne i inne urządzenia zaczęły przyjmować interfejs USB specyfikacji TYPE-C, który został z powodzeniem wprowadzony w branży motoryzacyjnej. Zamiast USB-A, nowy Model 3 Tesli ma porty USB-C, a Apple całkowicie przekonwertował swoje MacBooki i AirPods Pro na czyste porty USB typu C do przesyłania danych i ładowania. Ponadto, zgodnie z wymogami UE, Apple zamierza zastosować interfejs USB typu C również w przyszłym iPhonie 15 i nie ma wątpliwości, że USB4 będzie głównym interfejsem produktowym na przyszłym rynku.
Wymagania dla kabli USB4
Największą zmianą w nowym standardzie USB4 jest wprowadzenie specyfikacji protokołu Thunderbolt, którą Intel udostępnił firmie usb-if. Działając na łączach dualnych, przepustowość jest podwojona do 40 Gb/s, a tunelowanie obsługuje wiele protokołów danych i wyświetlania. Przykładami są PCI Express i DisplayPort. Ponadto USB4 zachowuje dobrą kompatybilność z wprowadzeniem nowego protokołu bazowego, będąc wstecznie kompatybilnym z USB 3.2/3.1/3.0/2.0, a także Thunderbolt 3. W rezultacie USB4 stał się jak dotąd najbardziej złożonym standardem USB, wymagającym od projektantów zrozumienia specyfikacji USB4, USB 3.2, USB 2.0, USB Type-C i USB Power Delivery. Ponadto projektanci muszą rozumieć specyfikacje PCI Express i DisplayPort, a także technologię ochrony treści HIGH-DEFINITION (HDCP), która jest kompatybilna z trybem USB4 DisplayPort, a kable i złącza, które znamy, mają wyższe wymagania, aby spełnić wymagania dotyczące wydajności elektrycznej gotowych produktów z kablem USB4.
Wersja koncentryczna USB4 pojawiła się znikąd
W erze USB 3.1 10G wielu producentów przyjęło konstrukcję koncentryczną, aby spełnić wymagania dotyczące wydajności o wysokiej częstotliwości. Wersja koncentryczna nie była wcześniej stosowana w serii USB, jej scenariusze zastosowań to głównie notebooki, telefony komórkowe, GPS, przyrządy pomiarowe, technologia Bluetooth itp. Ogólne zastosowanie opisu kabla to medyczne linie koncentryczne, teflonowe linie koncentryczne elektroniczne, przewody koncentryczne częstotliwości radiowej itp. Ze względu na wymagania kontroli kosztów rynkowych, w erze USB 3.1 skręcanie w celu spełnienia wydajności produktu szybko zajęło rynek, ale wraz z rynkiem USB 4 wymagania dotyczące transmisji o wysokiej częstotliwości są coraz bardziej rygorystyczne, a wymagania dotyczące szybkiej transmisji przewód ma silne właściwości przeciwzakłóceniowe i stabilność elektryczną. Aby zapewnić stabilność transmisji o wysokiej częstotliwości, obecny główny nurt USB 4 to nadal główna wersja koncentryczna. Produkcja i proces wytwarzania przewodów koncentrycznych jest złożonym procesem. Aby sprostać wymaganiom wysokiej częstotliwości i dużej prędkości, wymagany jest odpowiedni sprzęt produkcyjny oraz dojrzały i stabilny proces produkcji. Podczas produkcji produktu, doboru materiałów, parametrów procesu i kontroli procesu, kluczową rolę odgrywają parametry elektryczne specjalistycznych testów laboratoryjnych. W wąskim gardle rozwoju struktury współosiowej, oprócz Twoich (kosztów materiałów, wysokich kosztów przetwarzania) inne są dobre, ale rozwój rynku zawsze koncentruje się na tym, jak osiągnąć najwyższą cenę partii. Wersja ze skręconymi parami zawsze znajdowała się w luce badań i rozwoju rozwoju współosiowego oraz przełomu.
Struktura przewodu koncentrycznego, od wewnątrz do zewnątrz, przedstawia się następująco: przewód centralny, warstwa izolacyjna, zewnętrzna warstwa przewodząca (metalowa siatka) oraz powłoka z drutu. Kabel koncentryczny to kompozyt składający się z dwóch przewodów. Przewód centralny służy do przesyłania sygnałów. Metalowa siatka ekranująca pełni dwie funkcje: jedną jest zapewnienie pętli prądowej dla sygnału jako wspólnego uziemienia, a drugą – tłumienie zakłóceń elektromagnetycznych, jako siatka ekranująca. Przewód środkowy i siatka ekranująca znajdują się pomiędzy warstwą izolacyjną z półspienionego polipropylenu. Warstwa izolacyjna określa charakterystykę transmisji kabla i skutecznie chroni przewód środkowy, co jest kosztowne.
Będzie wersja ze skrętką USB4?
Ponieważ obwody elektroniczne pracują z wyższymi częstotliwościami, charakterystyki elektryczne podzespołów elektronicznych stają się trudniejsze do opanowania. Gdy rozmiar podzespołu lub całego obwodu w porównaniu z długością fali częstotliwości roboczej jest większy niż jeden, wartość indukcyjności, pojemności obwodu lub pasożytniczego wpływu właściwości materiałów itd., nawet w przypadku stosowania struktury pary przewodów, podstawowe parametry częstotliwościowe nie mogą spełnić wymagań klientów, a konstrukcja jest bardziej elastyczna niż wersja koncentryczna, a jej średnica jest znacznie większa. Dlaczego nie mogę stosować pary USB partiami? Zasadniczo im wyższa częstotliwość użytkowania kabla, tym krótsza długość fali sygnału i mniejszy skok skosu, tym lepszy efekt równowagi. Jednak zbyt mały skok łączenia spowoduje niską wydajność produkcji i naprężenie izolowanego przewodu rdzeniowego. Skok pary przewodów jest bardzo mały, liczba skręceń jest duża, a naprężenia skręcające w przekroju są silnie skoncentrowane, co prowadzi do poważnych odkształceń i uszkodzeń warstwy izolacyjnej, a ostatecznie do zniekształceń pola elektromagnetycznego, wpływających na niektóre wskaźniki elektryczne, takie jak wartość SRL i tłumienie. W przypadku ekscentryczności izolacji, odległość między przewodami zmienia się okresowo w wyniku obrotu i rotacji pojedynczej żyły izolacyjnej, co powoduje okresowe wahania impedancji. Okres wahań jest stosunkowo długi. W przypadku transmisji o wysokiej częstotliwości, ta powolna zmiana może zostać wykryta przez fale elektromagnetyczne i wpłynąć na wartość strat odbicia. Wersja z parą USB4 nie może być używana partiami.
Nie do ziemi, ale nie chcesz używać swojego koncentrycznego kabla, więc ludzie zaczęli weryfikować różnice w sposobach ekranowania USB4, aby wykonać produkt. Największą wadą jest łatwo skręcający się przewód, a różnica w porównaniu z równoległym pakietem bezpośrednio do pracy domowej, unikaj skręcania przewodu. Jak wszyscy wiemy, obecnie UŻYWA się różnicy między SAS, SFP+ itp., które są używane w liniach o dużej prędkości. Wystarczy pokazać, że jego wydajność musi być wyższa niż wersji linkowej. Ważną rolą linii danych o wysokiej częstotliwości jest przesyłanie sygnałów danych, ale gdy używamy jej w pobliżu, mogą pojawić się wszelkiego rodzaju chaotyczne informacje interferencyjne. Zastanówmy się, czy jeśli te sygnały interferencyjne wejdą do wewnętrznego przewodu linii danych i nałożą się na oryginalny sygnał transmitowany, czy możliwe jest zakłócenie lub zmiana oryginalnego sygnału transmitowanego, powodując w ten sposób utratę użytecznego sygnału lub problemy? Różnica między warstwą folii aluminiowej a materiałem osłonowym polega na tym, że służy ona do przesyłania informacji i pełni rolę ochronną, redukując zakłócenia zewnętrznych, niezależnych sygnałów transmisyjnych. Główny materiał taśmy i folii aluminiowej służy do uszczelniania i ekranowania, jednostronnie lub dwustronnie powlekając folię plastikową. Folia kompozytowa, używana jako ekran kabla, wymaga mniejszej ilości oleju na powierzchni, nie zawiera dziur i charakteryzuje się wysokimi właściwościami mechanicznymi. Proces owijania polega na zebraniu dwóch izolowanych przewodów rdzeniowych i przewodów uziemiających za pomocą owijarki. Jednocześnie warstwa folii aluminiowej i warstwa samoprzylepnej taśmy poliestrowej na zewnętrznej warstwie służą do ekranowania pary przewodów i stabilizacji struktury owijanych przewodów rdzeniowych. Proces ten ma istotny wpływ na właściwości przewodu, w tym impedancję, różnicę opóźnień i tłumienie, ponieważ musi być on ściśle przestrzegany przez wymagania rzemieślnicze, a także musi być przeprowadzany w celu sprawdzenia właściwości elektrycznych, aby zapewnić zgodność owijanego przewodu rdzeniowego z wymaganiami. Oczywiście nie wszystkie linie danych mają dwie warstwy ekranowania. Niektóre mają wiele warstw, inne tylko jedną, a nawet nie mają ich wcale. Ekranowanie to metalowa separacja dwóch obszarów przestrzennych, która kontroluje indukcję i promieniowanie fal elektrycznych, magnetycznych i elektromagnetycznych z jednego obszaru do drugiego. Dokładniej, rdzeń przewodnika jest otoczony osłoną, która chroni go przed wpływem zewnętrznego pola elektromagnetycznego/sygnału interferencyjnego oraz zapobiega rozprzestrzenianiu się tego pola/sygnału na zewnątrz. Testowanie sygnału wysokiej częstotliwości w parze różnicowej USB może być porównywalne z testowaniem koncentrycznego kabla różnicowego USB4.
Czas publikacji: 16-08-2022
