O bus serie universal (USB) é probablemente unha das interfaces máis versátiles do mundo. Foi iniciado orixinalmente por Intel e Microsoft e presenta a función de conectar e usar en quente máis rápida posible. Desde a introdución da interface USB en 1994, tras 26 anos de desenvolvemento, a través de USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, finalmente evolucionou ata o USB 4 actual; a velocidade de transmisión tamén aumentou de 1,5 Mbps aos últimos 40 Gbps. Na actualidade, non só os teléfonos intelixentes recentemente lanzados admiten basicamente a interface tipo C, senón que tamén os ordenadores portátiles, as cámaras dixitais, os altofalantes intelixentes, as fontes de alimentación móbiles e outros dispositivos comezaron a adoptar a interface USB da especificación TYPE-C, que se introduciu con éxito no campo da automoción. En lugar de USB-A, o novo Model 3 de Tesla ten portos USB-C, e Apple converteu completamente os seus MacBooks e AirPods Pro en portos USB tipo C puros para a transferencia e carga de datos. Ademais, segundo os requisitos da UE, Apple tamén empregará unha interface USB tipo C no futuro iPhone 15 e, sen dúbida, o USB 4 será a principal interface do produto no mercado futuro.
Requisitos para os cables USB4
A maior modificación no novo USB4 é a introdución da especificación do protocolo Thunderbolt que Intel compartía con usb-if. Ao executarse a través de enlaces duplos, o ancho de banda duplícase a 40 Gbps, e a tunelización admite varios protocolos de datos e pantallas. Algúns exemplos son PCI Express e DisplayPort. Ademais, o USB4 mantén unha boa compatibilidade coa introdución do novo protocolo subxacente, sendo compatible con versións anteriores de USB 3.2/3.1/3.0/2.0, así como con Thunderbolt 3. Como resultado, o USB4 converteuse no estándar USB máis complexo ata a data, o que require que os deseñadores comprendan as especificacións de USB4, USB 3.2, USB 2.0, USB tipo C e USB Power Delivery. Ademais, os deseñadores deben comprender as especificacións de PCI Express e DisplayPort, así como a tecnoloxía de protección de contido de ALTA DEFINICIÓN (HDCP) que é compatible co modo USB4 DisplayPort, e os cables e conectores cos que estamos familiarizados teñen requisitos máis elevados para cumprir os requisitos de rendemento eléctrico dos produtos acabados de cables USB4.
Unha versión coaxial de USB4 xurdiu de súpeto
Na era do USB3.1 10G, moitos fabricantes adoptaron a estrutura coaxial para cumprir os requisitos de rendemento de alta frecuencia. A versión coaxial non se aplicaba antes na serie USB, os seus escenarios de aplicación son principalmente portátiles, teléfonos móbiles, GPS, instrumentos de medición, tecnoloxía Bluetooth, etc. A aplicación xeral da descrición do cable é liña coaxial médica, liña electrónica coaxial de teflon, fío coaxial de radiofrecuencia, etc., cos requisitos de control de custos a granel do mercado, na era do USB3.1, o trenzado para cumprir co rendemento do produto ocupou rapidamente o mercado, pero cos requisitos de transmisión de alta frecuencia do mercado do USB4 cada vez máis rigorosos, e as necesidades de transmisión de alta velocidade, o fío ten unha forte capacidade antiinterferencia e estabilidade de rendemento eléctrico. Para garantir a estabilidade da transmisión de alta frecuencia, o USB4 convencional actual segue sendo a principal versión coaxial, o proceso de produción e fabricación coaxial é un proceso complexo, para resolver a aplicación de alta frecuencia e alta velocidade require equipos de produción axeitados e un proceso de produción maduro e estable. Na produción do produto, a selección de materiais, os parámetros do proceso e o control do proceso, os parámetros eléctricos das probas de laboratorio especializadas xogan un papel fundamental. Ao longo do desenvolvemento do pescozo de botella da estrutura coaxial, ademais do seu (custo do material, custo de procesamento caro) outros son bos, pero o desenvolvemento do mercado sempre xira arredor de como conseguir o maior prezo do lote. A versión de par de torsión sempre estivo na brecha da investigación e desenvolvemento do desenvolvemento coaxial e dos avances.
Pódese ver na estrutura da liña coaxial, de dentro a fóra, respectivamente: condutor central, capa illante, capa condutora exterior (malla metálica), pel de arame. O cable coaxial é un composto composto por dous condutores. O fío central do cable coaxial utilízase para transmitir sinais. A rede de blindaxe metálica desempeña dúas funcións: unha é proporcionar o bucle de corrente para o sinal como terra común e a outra é suprimir a interferencia do ruído electromagnético ao sinal como rede de blindaxe. O fío central e a rede de blindaxe entre a capa illante de polipropileno semiespumante, a capa illante, determinan as características de transmisión do cable e protexen eficazmente o fío central, o que ten un custo elevado.
Haberá unha versión de par trenzado USB4 en camiño?
A medida que os circuítos electrónicos funcionan a frecuencias máis altas, as características eléctricas dos compoñentes electrónicos fanse máis difíciles de dominar. Cando o tamaño do compoñente ou o tamaño de todo o circuíto en comparación coa lonxitude de onda da frecuencia de funcionamento é maior que un, o valor da capacitancia da indutancia do circuíto ou o efecto parasitario das propiedades do material dos compoñentes, etc., mesmo cando usamos a estrutura de pares de fíos, as probas de parámetros de frecuencia básicos non poden cumprir os requisitos dos clientes, e a estrutura e o diámetro son moito máis flexibles que a versión coaxial. Por que non podo aplicar o par USB por lotes? En xeral, canto maior sexa a frecuencia de uso do cable, canto máis curta sexa a lonxitude de onda do sinal e canto menor sexa o paso oblicuo, mellor será o efecto de equilibrio. Non obstante, un paso de empalme demasiado pequeno traerá unha baixa eficiencia de produción e un esguince do fío central illado. O paso do par de liña é moi pequeno, o número de torsións é elevado e a tensión de torsión na sección concéntrase seriamente, o que resulta nunha deformación e danos graves da capa de illamento e, finalmente, provoca a distorsión do campo electromagnético, afectando algúns indicadores eléctricos como o valor SRL e a atenuación. Cando existe excentricidade de illamento, a distancia entre os condutores cambia periodicamente debido á revolución e rotación da liña illante única, o que provoca unha flutuación periódica da impedancia. O período de flutuación é relativamente longo. Na transmisión de alta frecuencia, esta lenta variación pode ser detectada por ondas electromagnéticas e afectar o valor da perda de retorno. A versión de par USB4 non se pode usar por lotes.
Non se conecta ao chan, pero non quere usar o seu cable coaxial mortal, polo que a xente comezou a verificar as diferenzas entre as formas de blindaxe USB4 e o produto. O maior inconveniente é que o condutor se torce facilmente e que se diferencia do cable paralelo directamente para a tarefa, evitando a torsión do condutor. Como todos sabemos, actualmente utilízanse as diferenzas entre o SAS, o SFP+, etc., en liñas de alta velocidade. Abonda para demostrar que o seu rendemento debe ser maior que o da versión trenzada. Un papel importante da liña de datos de alta frecuencia é transmitir sinais de datos, pero cando a usamos pode aparecer todo tipo de información de interferencia desordenada. Pensemos se estes sinais de interferencia entran no condutor interno da liña de datos e se superpoñen ao sinal transmitido orixinal. É posible que interfiran ou cambien o sinal transmitido orixinal, causando así perdas ou problemas de sinal útil? E a diferenza da capa de lámina de aluminio é que a súa función de transferencia de información é a de reducir a interferencia de sinais externos independentes para a transmisión. O material principal da correa do paquete e a tracción da lámina de aluminio utilizan selado e blindaxe de lámina de aluminio, un revestimento dunha ou dúas caras na película de plástico, unha lámina composta que se usa como blindaxe do cable. A lámina de cable require menos aceite na superficie, non ten buratos e ten altas propiedades mecánicas. O proceso de envoltura consiste en xuntar dous cables illados e cables de terra mediante unha máquina de envoltura. Ao mesmo tempo, utilízase unha capa de lámina de aluminio e unha capa de cinta de poliéster autoadhesiva na parte exterior para protexer o par de cables e estabilizar a estrutura dos cables do núcleo. Este proceso ten un efecto importante nas propiedades do cable, incluíndo a impedancia, a diferenza de retardo e a atenuación, porque isto debe producirse estritamente segundo os requisitos da artesanía, realizando probas de propiedades eléctricas para garantir que o cable do núcleo do envoltorio cumpra cos requisitos. Por suposto, non todas as liñas de datos teñen dúas capas de blindaxe. Algunhas teñen varias capas, outras só unha ou ningunha. O blindaxe é unha separación metálica entre dúas rexións espaciais para controlar a indución e a radiación de ondas eléctricas, magnéticas e electromagnéticas dunha rexión a outra. Para ser específicos, o núcleo condutor está rodeado por un corpo de blindaxe para evitar que sexa afectado polo campo/sinal electromagnético externo e para evitar que o campo/sinal electromagnético de interferencia se propague cara a fóra. A proba de sinal de alta frecuencia de par diferencial USB pode ser comparable ao cable USB4 de par diferencial coaxial.
Data de publicación: 16 de agosto de 2022
