Універсальна послідовна шина (USB), ймовірно, є одним із найуніверсальніших інтерфейсів у світі. Спочатку вона була ініційована Intel та Microsoft і пропонує максимально можливе гаряче підключення та відтворення. З моменту появи інтерфейсу USB у 1994 році, після 26 років розвитку, через USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, нарешті розвинувся до сучасного USB4; швидкість передачі також зросла з 1,5 Мбіт/с до останніх 40 Гбіт/с. Наразі не тільки нещодавно випущені смартфони в основному підтримують інтерфейс Type-C, але й ноутбуки, цифрові камери, розумні колонки, мобільні блоки живлення та інші пристрої почали використовувати інтерфейс USB специфікації TYPE-C, який був успішно впроваджений в автомобільній галузі. Замість USB-A, нова Model 3 від Tesla має порти USB-C, а Apple повністю перевела свої MacBook та AirPods Pro на чисті порти USB Type-C для передачі даних та заряджання. Крім того, згідно з вимогами ЄС, Apple також використовуватиме інтерфейс USB Type-C у майбутньому iPhone 15, і немає сумнівів, що USB4 буде основним інтерфейсом продукту на майбутньому ринку.
Вимоги до кабелів USB4
Найбільшою зміною в новому USB4 є впровадження специфікації протоколу Thunderbolt, яку Intel поділила з usb-if. Працюючи по подвійних каналах, пропускна здатність подвоюється до 40 Гбіт/с, а тунелювання підтримує кілька протоколів передачі даних та відображення. Прикладами є PCI Express та DisplayPort. Крім того, USB4 зберігає хорошу сумісність із впровадженням нового базового протоколу, будучи зворотно сумісним з USB 3.2/3.1/3.0/2.0, а також Thunderbolt 3. В результаті USB4 став найскладнішим стандартом USB на сьогоднішній день, що вимагає від розробників розуміння специфікацій USB4, USB 3.2, USB 2.0, USB Type-C та USB Power Delivery. Крім того, розробники повинні розуміти специфікації PCI Express та DisplayPort, а також технологію захисту контенту HIGH-DEFINITION (HDCP), сумісну з режимом USB4 DisplayPort, а кабелі та роз'єми, з якими ми знайомі, мають вищі вимоги до електричних характеристик готових виробів з кабелів USB4.
Коаксіальна версія USB4 з'явилася нізвідки.
В еру USB3.1 10G багато виробників застосували коаксіальну структуру для задоволення вимог щодо високочастотної продуктивності. Коаксіальна версія раніше не застосовувалася в серії USB, її застосування в основному стосується ноутбуків, мобільних телефонів, GPS, вимірювальних приладів, технології Bluetooth тощо. Загальне застосування кабелю описується як медична коаксіальна лінія, тефлонова коаксіальна електронна лінія, радіочастотний коаксіальний дріт тощо, з огляду на вимоги ринку щодо контролю оптових витрат, в еру USB3.1 багатожильний кабель швидко захоплює ринок, щоб задовольнити продуктивність продукту, але з появою USB4, вимоги до високочастотної передачі стають все більш суворими, а високошвидкісна передача вимагає, щоб дріт мав сильну здатність проти перешкод та стабільність електричних характеристик. Для забезпечення стабільності високочастотної передачі, сучасний USB4 все ще залишається основною коаксіальною версією, виробництво коаксіального кабелю та виробничий процес є складним процесом, для вирішення проблем високочастотної та високошвидкісної передачі потрібне відповідне виробниче обладнання та зрілий і стабільний виробничий процес. У виробництві продукту, виборі матеріалу, параметрах процесу та контролі процесу, електричні параметри спеціалізованих лабораторних випробувань відіграють ключову роль, протягом усього процесу розробки вузького місця коаксіальної структури, окрім вашої (вартості матеріалів, дорогої обробки) інші хороші, але розвиток ринку завжди обертається навколо того, як досягти найбільшої ціни партії, версія пари скручування завжди була в проміжку досліджень та розробок коаксіального та прориву.
Це видно зі структури коаксіальної лінії, зсередини назовні, відповідно: центральний провідник, ізоляційний шар, зовнішній провідний шар (металева сітка), дротяна оболонка. Коаксіальний кабель - це композитний матеріал, що складається з двох провідників. Центральний провід коаксіального кабелю використовується для передачі сигналів. Металева екрануюча сітка виконує дві ролі: одна - забезпечує петлю струму для сигналу як спільну землю, а інша - пригнічує електромагнітні перешкоди сигналу як екрануюча сітка. Центральний провід та екрануюча мережа між напівпінним поліпропіленовим ізоляційним шаром, ізоляційний шар визначає характеристики передачі кабелю та ефективно захищає середній провід, що є дорогою причиною.
Вийде версія з витою парою USB4?
Оскільки електронні схеми працюють на вищих частотах, електричні характеристики електронних компонентів стають складнішими для вивчення. Коли розмір компонента або розмір усього кола порівняно з довжиною хвилі робочої частоти перевищує одиницю, значення індуктивності кола або паразитний вплив властивостей матеріалу компонентів тощо, навіть при використанні парної структури, тестування основних частотних параметрів не може задовольнити вимоги клієнтів, а структура гнучкіша, ніж коаксіальний варіант, і її діаметр набагато більший. Чому я не можу використовувати USB-пару партіями? Загалом, чим вища частота використання кабелю, тим коротша довжина хвилі сигналу і чим менший крок перекосу, тим кращий ефект балансу. Однак занадто малий крок зрощування призведе до низької ефективності виробництва та розтягнення ізольованого дроту. Крок пари ліній дуже малий, кількість скручень велика, а скручувальні напруження на ділянці концентруються серйозно, що призводить до серйозної деформації та пошкодження ізоляційного шару, і, зрештою, спричиняє спотворення електромагнітного поля, впливаючи на деякі електричні показники, такі як значення SRL та затухання. За наявності ексцентриситету ізоляції відстань між провідниками періодично змінюється через обертання та обертання окремої ізоляційної лінії, що призводить до періодичних коливань імпедансу. Період коливань є відносно довгим. При передачі на високих частотах ця повільна зміна може бути виявлена електромагнітними хвилями та впливати на значення втрат на відбиття. Версія з парою USB4 не може використовуватися пакетно.
Не на землю, але не хочу використовувати свій коаксіальний кабель смерті, тому люди почали перевіряти різницю в способах екранування USB4, щоб зробити продукт, найбільшим недоліком є те, що провідник легко скручується, а різниця з паралельним пакетом безпосередньо для домашнього завдання, щоб уникнути розтягнення провідника, як ми всі знаємо, наразі ВИКОРИСТОВУЄ різницю між SAS, SFP + тощо, які використовуються у високошвидкісних лініях. Достатньо показати, що його продуктивність має бути вищою, ніж у багатожильної версії, важливою роллю високочастотної лінії передачі даних є передача сигналів даних, але коли ми використовуємо її навколо, можуть з'являтися всілякі безладні перешкоди. Давайте подумаємо, якщо ці перешкоди потрапляють у внутрішній провідник лінії передачі даних і накладаються на оригінальний переданий сигнал, чи можуть вони перешкоджати або змінювати оригінальний переданий сигнал, що призводить до втрати корисного сигналу або проблем? Різниця між шаром алюмінієвої фольги та захисним екраном полягає в передачі інформації, що використовується для зменшення перешкод від зовнішніх незалежних сигналів під час передачі. Основний матеріал упаковки та натягування алюмінієвої фольги - це герметизація та екранування алюмінієвою фольгою, одностороннє або двостороннє покриття пластикової плівки, тобто композитна фольга lu:su, яка використовується як екран кабелю. Фольга кабелю вимагає менше олії на поверхні, не має отворів та має високі механічні властивості. Процес обмотування полягає у з'єднанні двох ізольованих дротів та заземлювальних проводів разом за допомогою обмотувального апарату. Одночасно шар алюмінієвої фольги та шар самоклеючої поліефірної стрічки на зовнішній оболонці використовуються для екранування пари проводів та стабілізації структури обмотування дротів. Цей процес має важливий вплив на властивості дроту, включаючи імпеданс, різницю затримки, затухання, оскільки це має бути зроблено суворо відповідно до вимог ремісника, проводити випробування на електричні властивості, щоб переконатися, що обмотування дроту відповідає вимогам. Звичайно, не всі лінії передачі даних мають два шари екранування. Деякі мають кілька шарів, деякі мають лише один шар або взагалі немає. Екранування — це металеве розділення між двома просторовими областями для контролю індукції та випромінювання електричних, магнітних та електромагнітних хвиль з однієї області в іншу. Зокрема, серцевина провідника оточена екрануючим корпусом, щоб запобігти впливу на неї зовнішнього електромагнітного поля/сигналу перешкод та запобігти поширенню електромагнітного поля/сигналу перешкод назовні. Випробування високочастотного сигналу диференціальної пари USB можна порівняти з коаксіальним кабелем диференціальної пари USB4.
Час публікації: 16 серпня 2022 р.
