Універсальная паслядоўная шына (USB), верагодна, адзін з самых універсальных інтэрфейсаў у свеце. Першапачаткова яна была распрацавана кампаніямі Intel і Microsoft і мае максімальна магчымую гарачую падключэння і прайгравання. З моманту з'яўлення інтэрфейсу USB у 1994 годзе, пасля 26 гадоў распрацоўкі, праз USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, нарэшце, быў развіты цяперашні USB4; хуткасць перадачы таксама павялічылася з 1,5 Мбіт/с да апошніх 40 Гбіт/с. У цяперашні час не толькі нядаўна выпушчаныя смартфоны ў асноўным падтрымліваюць інтэрфейс Type-C, але і ноўтбукі, лічбавыя камеры, разумныя калонкі, мабільныя блокі харчавання і іншыя прылады пачалі выкарыстоўваць інтэрфейс USB спецыфікацыі TYPE-C, які быў паспяхова ўкаранёны ў аўтамабільную прамысловасць. Замест USB-A новая Model 3 ад Tesla мае парты USB-C, а Apple цалкам пераўтварыла свае MacBook і AirPods Pro ў чыста USB Type-C для перадачы дадзеных і зарадкі. Акрамя таго, згодна з патрабаваннямі ЕС, Apple таксама будзе выкарыстоўваць інтэрфейс USB Type-C у будучым iPhone 15, і няма сумневаў, што USB4 стане асноўным інтэрфейсам прадукту на будучым рынку.
Патрабаванні да кабеляў USB4
Найбольшай зменай у новым USB4 з'яўляецца ўвядзенне спецыфікацыі пратакола Thunderbolt, якую Intel падзяліла з usb-if. Пры працы па падвойных каналах прапускная здольнасць падвойваецца да 40 Гбіт/с, а тунэляванне падтрымлівае некалькі пратаколаў перадачы дадзеных і адлюстравання. Прыкладамі з'яўляюцца PCI Express і DisplayPort. Акрамя таго, USB4 захоўвае добрую сумяшчальнасць з увядзеннем новага базавага пратакола, будучы зваротна сумяшчальным з USB 3.2/3.1/3.0/2.0, а таксама з Thunderbolt 3. У выніку USB4 стаў самым складаным стандартам USB на сённяшні дзень, што патрабуе ад распрацоўшчыкаў разумення спецыфікацый USB4, USB 3.2, USB 2.0, USB Type-C і USB Power Delivery. Акрамя таго, распрацоўшчыкі павінны разумець спецыфікацыі PCI Express і DisplayPort, а таксама тэхналогію абароны кантэнту HIGH-DEFINITION (HDCP), якая сумяшчальная з рэжымам USB4 DisplayPort, а кабелі і раздымы, з якімі мы знаёмыя, маюць больш высокія патрабаванні да электрычных характарыстык гатовых вырабаў з кабелямі USB4.
Кааксіяльная версія USB4 з'явілася ніадкуль
У эпоху USB3.1 10G многія вытворцы выкарыстоўвалі кааксіяльную структуру для задавальнення патрабаванняў высокачастотнай прадукцыйнасці. Кааксіяльная версія раней не выкарыстоўвалася ў серыі USB, яе сцэнары прымянення ў асноўным для ноўтбукаў, мабільных тэлефонаў, GPS, вымяральных прыбораў, тэхналогіі Bluetooth і г.д. Агульнае прымяненне кабеля - медыцынская кааксіяльная лінія, тэфлонавыя кааксіяльныя электронныя лініі, радыёчастотныя кааксіяльныя правады і г.д. З патрабаваннямі рынку да кантролю аптовых выдаткаў, у эпоху USB3.1 шматжыльныя кабелі хутка занялі рынак, каб задаволіць прадукцыйнасць прадукту, але з ростам патрабаванняў рынку USB4 да высокачастотнай перадачы, а для высакахуткаснай перадачы патрэбен провад з высокай здольнасцю супраць перашкод і стабільнасцю электрычных характарыстык. Для забеспячэння стабільнасці высокачастотнай перадачы, у цяперашні час асноўны USB4 па-ранейшаму з'яўляецца асноўнай кааксіяльнай версіяй, вытворчасць кааксіяльнага кабеля і вытворчы працэс з'яўляюцца складанымі працэсамі, для вырашэння задач высокачастотнай і хуткаснай перадачы патрабуецца адпаведнае вытворчае абсталяванне і спелы і стабільны вытворчы працэс. У вытворчасці прадукту, выбары матэрыялаў, параметрах працэсу і кіраванні працэсам, электрычныя параметры спецыялізаваных лабараторных выпрабаванняў адыгрываюць ключавую ролю, на працягу ўсяго працэсу распрацоўкі вузкага месца кааксіяльнай структуры, акрамя вашага (кошт матэрыялаў, кошт апрацоўкі дарагі) іншыя добрыя, але развіццё рынку заўсёды круціцца вакол таго, як дасягнуць найбольшай цаны партыі, версія пары скручвання заўсёды знаходзілася ў прамежку даследаванняў і распрацовак кааксіяльнай структуры і прарыву.
Гэта відаць са структуры кааксіяльнай лініі, знутры вонкі, адпаведна: цэнтральны праваднік, ізаляцыйны пласт, вонкавы праводны пласт (металічная сетка), абалонка дроту. Кааксіяльны кабель - гэта кампазітны матэрыял, які складаецца з двух праваднікоў. Цэнтральны провад кааксіяльнага кабеля выкарыстоўваецца для перадачы сігналаў. Металічная экраніруючая сетка выконвае дзве ролі: адна - забяспечвае токавы контур для сігналу ў якасці агульнай зямлі, а другая - падаўляе электрамагнітныя перашкоды ў сігнале ў якасці экраніруючай сеткі. Цэнтральны провад і экраніруючая сетка паміж паўпенападобным поліпрапіленавым ізаляцыйным пластом вызначаюць характарыстыкі перадачы кабеля і эфектыўна абараняюць сярэдні провад, таму дарагія провады маюць дарагія прычыны.
Ці з'явіцца версія з вітай парай USB4?
Паколькі электронныя схемы працуюць на больш высокіх частотах, электрычныя характарыстыкі электронных кампанентаў становяцца ўсё цяжэй авалодаць. Калі памер кампанента або памер усяго ланцуга ў параўнанні з даўжынёй хвалі рабочай частаты большы за адзінку, значэнне індуктыўнасці ланцуга або паразітныя ўласцівасці матэрыялу кампанентаў і г.д., нават пры выкарыстанні структуры пар правадоў, выпрабаванні асноўных частотных параметраў не могуць задаволіць патрабаванні кліентаў, і кааксіяльная версія структуры значна больш гнуткая, а яе дыяметр значна большы. Чаму я не магу выкарыстоўваць пару USB партыямі? У цэлым, чым вышэй частата выкарыстання кабеля, тым карацейшая даўжыня хвалі сігналу і чым меншы крок перакосу, тым лепшы эфект балансу. Аднак занадта малы крок зрошчвання прывядзе да нізкай эфектыўнасці вытворчасці і расцяжэння ізаляванага стрыжня. Крок пары правадоў вельмі малы, колькасць скрутаў вялікая, і напружанне скрута на секцыі сканцэнтравана сур'ёзна, што прывядзе да сур'ёзнай дэфармацыі і пашкоджання ізаляцыйнага пласта і, у рэшце рэшт, да скажэння электрамагнітнага поля, якое ўплывае на некаторыя электрычныя паказчыкі, такія як значэнне SRL і затуханне. Пры наяўнасці эксцэнтрысітэту ізаляцыі адлегласць паміж праваднікамі перыядычна змяняецца з-за кручэння ізаляцыйнай лініі, што прыводзіць да перыядычных ваганняў імпедансу. Перыяд ваганняў адносна доўгі. Пры перадачы высокіх частот гэта павольнае змяненне можа быць выяўлена электрамагнітнымі хвалямі і паўплываць на значэнне страт на адлюстраванне. Версія з парай USB4 не можа выкарыстоўвацца ў сетках.
Не на зямлю, але не хачу выкарыстоўваць свой смяротны кааксіяльны кабель, таму людзі пачалі правяраць розніцу ў спосабах экранавання USB4, каб зрабіць прадукт, каб выкруціць найбольшы недахоп - гэта лёгкае скручванне правадніка, і розніца з паралельным пакетам непасрэдна для хатняга задання, каб пазбегнуць расцяжэння правадніка, як мы ўсе ведаем, у цяперашні час выкарыстоўваецца розніца паміж SAS, SFP + і г.д., якія выкарыстоўваюцца ў высакахуткасных лініях, дастаткова, каб паказаць, што яго прадукцыйнасць павінна быць вышэйшай, чым у шматжыльнай версіі, важная роля высокачастотнай лініі перадачы дадзеных - перадаваць сігналы дадзеных, але калі мы выкарыстоўваем яе вакол, могуць з'явіцца ўсе віды бруднай інфармацыі аб перашкодах. Давайце падумаем, калі гэтыя сігналы перашкод трапляюць ва ўнутраны праваднік лініі перадачы дадзеных і накладваюцца на першапачатковы перададзены сігнал, ці могуць яны перашкодзіць або змяніць першапачатковы перададзены сігнал, тым самым выклікаючы страту карыснага сігналу або праблемы? А адрозненне пласта алюмініевай фальгі заключаецца ў перадачы інфармацыі, якая выконвае ахоўную і экрануючую ролю, выкарыстоўваецца для памяншэння перашкод ад знешніх незалежных сігналаў для перадачы. Асноўны матэрыял упакоўкі і нацяжкі з алюмініевай фальгі выкарыстоўвае герметызацыю і экранаванне з дапамогай аднабаковага або двухбаковага пакрыцця поліэтыленавай плёнкі, гэта значыць кампазітнай фальгі lu:su, якая выкарыстоўваецца ў якасці экрана кабеля. Фальга кабеля патрабуе менш алею на паверхні, не мае адтулін і мае высокія механічныя ўласцівасці. Працэс абгорткі заключаецца ў тым, каб сабраць два ізаляваныя жылы і зазямляльныя правады разам з дапамогай абгортачнай машыны. Адначасова пласт алюмініевай фальгі і пласт самаклейнай поліэфірнай стужкі на вонкавай абмотцы выкарыстоўваюцца для абароны пары правадоў і стабілізацыі структуры абгорткі жыл. Гэты працэс мае важны ўплыў на ўласцівасці правадоў, у тым ліку імпеданс, розніцу затрымкі, згасанне, таму што гэта павінна быць зроблена строга ў адпаведнасці з патрабаваннямі майстра, праводзіцца выпрабаванне электрычных уласцівасцей, каб гарантаваць адпаведнасць абгорткі жылы патрабаванням. Вядома, не ўсе лініі перадачы дадзеных маюць два пласты экранавання. Некаторыя маюць некалькі слаёў, некаторыя маюць толькі адзін пласт або наогул няма. Экранаванне — гэта металічнае падзяленне паміж двума прасторавымі абласцямі для кантролю індукцыі і выпраменьвання электрычных, магнітных і электрамагнітных хваль з адной вобласці ў іншую. Дакладней, стрыжань правадніка акружаны экрануючым корпусам, каб прадухіліць уздзеянне знешняга электрамагнітнага поля/сігналу перашкод і распаўсюджванне электрамагнітнага поля/сігналу перашкод вонкі. Тэсціраванне высокачастотнага сігналу дыферэнцыяльнай пары USB можна параўнаць з тэставаннем кааксіяльнага кабеля дыферэнцыяльнай пары USB4.
Час публікацыі: 16 жніўня 2022 г.
