Universal Serial Bus (USB) is waarschijnlijk een van de meest veelzijdige interfaces ter wereld. Het werd oorspronkelijk geïnitieerd door Intel en Microsoft en biedt zoveel mogelijk hot plug-and-play. Sinds de introductie van de USB-interface in 1994, na 26 jaar ontwikkeling, via USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, uiteindelijk ontwikkeld tot de huidige USB4; de overdrachtssnelheid is ook gestegen van 1,5 Mbps naar de nieuwste 40 Gbps. Momenteel ondersteunen niet alleen de nieuw gelanceerde smartphones in principe de Type-C-interface, maar ook notebooks, digitale camera's, slimme speakers, mobiele voedingen en andere apparaten zijn begonnen met het gebruik van de TYPE-C-specificatie USB-interface, die met succes is geïntroduceerd in de auto-industrie. In plaats van USB-A heeft Tesla's nieuwe Model 3 USB-C-poorten, en Apple heeft zijn MacBooks en AirPods Pro volledig omgebouwd naar pure USB Type-C-poorten voor gegevensoverdracht en opladen. Bovendien zal Apple volgens de eisen van de EU ook een USB type-c-interface gebruiken in de toekomstige iPhone 15, en het lijdt geen twijfel dat USB4 de belangrijkste productinterface op de toekomstige markt zal zijn.
Vereisten voor USB4-kabels
De grootste verandering in de nieuwe USB4 is de introductie van de Thunderbolt-protocolspecificatie die Intel deelde met usb-if. Door gebruik te maken van dubbele verbindingen is de bandbreedte verdubbeld tot 40 Gbps en ondersteunt tunneling meerdere data- en weergaveprotocollen. Voorbeelden hiervan zijn PCI Express en DisplayPort. Bovendien behoudt USB4 een goede compatibiliteit met de introductie van het nieuwe onderliggende protocol, omdat het achterwaarts compatibel is met USB 3.2/3.1/3.0/2.0 en Thunderbolt 3. Hierdoor is USB4 de meest complexe USB-standaard tot nu toe geworden, waardoor ontwerpers de specificaties van USB4, USB 3.2, USB 2.0, USB Type-C en USB Power Delivery moeten begrijpen. Daarnaast moeten ontwerpers de PCI Express- en DisplayPort-specificaties begrijpen, evenals de HIGH-DEFINITION content protection (HDCP)-technologie die compatibel is met de USB4 DisplayPort-modus. Bovendien stellen de kabels en connectoren die we kennen hogere eisen om te voldoen aan de elektrische prestatievereisten van de afgewerkte USB4-kabelproducten.
Een coaxiale versie van USB4 kwam uit het niets
In het USB3.1 10G-tijdperk hebben veel fabrikanten een coaxiale structuur aangenomen om te voldoen aan de eisen van hoge frequentieprestaties. De coaxiale versie werd voorheen niet toegepast in USB-series; de toepassingsscenario's zijn voornamelijk notebooks, mobiele telefoons, GPS, meetinstrumenten, Bluetooth-technologie, enz. De algemene toepassing van de kabelbeschrijving is medische coaxiale lijn, teflon coaxiale elektronische lijn, coaxiale radiofrequentiedraad, enz., met de marktvereisten voor bulkkostenbeheersing, in het USB3.1-tijdperk van stranding om aan de prestaties van het product te voldoen, neemt de markt snel in beslag, maar met de USB4-markt voor hoogfrequente transmissievereisten die steeds strenger worden, en hogesnelheidstransmissie heeft draad nodig met een sterk anti-interferentievermogen en elektrische prestatiestabiliteit. Om de stabiliteit van hoogfrequente transmissie te garanderen, is de huidige mainstream USB4 nog steeds de belangrijkste coaxiale versie. Het coaxiale productie- en productieproces is een complex proces; om de toepassing voor hoge frequenties en hoge snelheid op te lossen, zijn geschikte productie-apparatuur en een volwassen en stabiel productieproces vereist. Bij de productie van het product spelen de materiaalkeuze, procesparameters en procescontrole, de elektrische parameters van gespecialiseerde laboratoriumtests een sleutelrol, gedurende de gehele ontwikkelingsbottleneck van de coaxiale structuur, naast uw (materiaal kosten, verwerkingskosten duur) andere zijn goed, maar de ontwikkeling van de markt draait altijd om hoe de hoogste batchprijs te bereiken, Pair of twist-versie heeft altijd in de kloof van coaxiale ontwikkeling onderzoek en ontwikkeling en doorbraak.
Dit is te zien aan de structuur van de coaxkabel, van binnen naar buiten: centrale geleider, isolatielaag, buitenste geleidende laag (metalen gaas) en draadmantel. Een coaxkabel is een composietmateriaal bestaande uit twee geleiders. De centrale ader van een coaxkabel wordt gebruikt om signalen over te brengen. Het metalen afschermingsnet vervult twee functies: ten eerste het vormen van de stroomlus voor het signaal als gemeenschappelijke aarde, en ten tweede het onderdrukken van de interferentie van elektromagnetische ruis op het signaal als afschermingsnet. De centrale ader en het afschermingsnetwerk tussen de semi-schuimende polypropyleen isolatielaag bepalen de transmissie-eigenschappen van de kabel en beschermen de middelste ader effectief, wat een dure reden is.
Komt er een USB4 twisted pair-versie?
Omdat elektronische schakelingen op hogere frequenties werken, worden de elektrische eigenschappen van elektronische componenten moeilijker te beheersen. Wanneer de componentgrootte of de totale circuitgrootte in verhouding tot de golflengte van de bedrijfsfrequentie groter is dan één, de inductie-capaciteitswaarde van het circuit, of componenten het parasitaire effect van materiaaleigenschappen, enzovoort, zelfs wanneer we de draadpaarstructuur gebruiken, kunnen de basisfrequentieparameters niet voldoen aan de eisen van klanten. Bovendien zijn ze flexibeler dan de coaxiale versie van de structuur en is de diameter veel groter. Waarom kan ik het USB-paar niet batchgewijs toepassen? Over het algemeen geldt: hoe hoger de kabelfrequentie, hoe korter de golflengte van het signaal en hoe kleiner de scheefstand, hoe beter het balanseffect. Een te kleine lasafstand leidt echter tot een lage productie-efficiëntie en rek van de geïsoleerde kerndraad. De spoed van het lijnpaar is erg klein, het aantal torsies is groot en de torsiespanning op de sectie is ernstig geconcentreerd, wat resulteert in ernstige vervorming en beschadiging van de isolatielaag en uiteindelijk tot vervorming van het elektromagnetische veld, wat van invloed is op sommige elektrische indicatoren, zoals de SRL-waarde en demping. Bij isolatie-excentriciteit verandert de afstand tussen de geleiders periodiek door de omwenteling en rotatie van de isolerende enkele leiding, wat leidt tot periodieke impedantieschommelingen. De fluctuatieperiode is relatief lang. Bij hoogfrequente transmissie kan deze langzame verandering worden gedetecteerd door elektromagnetische golven en de retourverlieswaarde beïnvloeden. De USB4-paarversie kan niet in batches worden gebruikt.
Niet naar de grond, maar je wilt je coaxkabel niet gebruiken, dus mensen begonnen verschillende USB4-afschermingsmethoden te onderzoeken om het product te maken. Het grootste nadeel is de gemakkelijk te verdraaien geleider, en het verschil met parallelle pakketten direct voor huiswerk, om geleidervervorming te voorkomen. Zoals we allemaal weten, wordt momenteel het verschil tussen SAS, SFP+ enz. gebruikt in hogesnelheidslijnen. Dit toont aan dat de prestaties hoger moeten zijn dan die van de meeraderige versie. Een belangrijke rol van hoogfrequente datalijnen is het verzenden van datasignalen, maar wanneer we ze gebruiken, kunnen er allerlei rommelige interferentie-informatie verschijnen. Laten we eens nadenken over de vraag of deze interferentiesignalen de binnenste geleider van de datalijn binnendringen en het oorspronkelijk verzonden signaal overlappen. Is het mogelijk dat dit het oorspronkelijk verzonden signaal verstoort of verandert, wat leidt tot nuttig signaalverlies of problemen? Het verschil tussen de aluminiumfolielaag en de rol van bescherming en afscherming is dat deze informatie naar ons overdraagt. Deze laag wordt gebruikt om interferentie van externe, onafhankelijke signalen te verminderen. Het belangrijkste materiaal van de verpakkingsband en de aluminiumfolie-trekkracht is aluminiumfolie voor afdichting en afscherming, eenzijdige of tweezijdige coating op de plastic film, en lu:su composietfolie die wordt gebruikt als afscherming van de kabel. Kabelfolie vereist minder olie op het oppervlak, geen gaten en hoge mechanische eigenschappen. Het wikkelproces bestaat uit het samenvoegen van twee geïsoleerde kerndraden en aarddraden via een wikkelmachine. Tegelijkertijd worden een laag aluminiumfolie en een laag zelfklevende polyestertape op de buitenste laag gebruikt om het draadpaar af te schermen en de structuur van de gewikkelde kerndraden te stabiliseren. Dit proces heeft een belangrijk effect op de eigenschappen van de draad, waaronder impedantie, vertragingsverschil en demping. Dit proces moet strikt aan de eisen van het ambacht voldoen en moet worden getest op elektrische eigenschappen om ervoor te zorgen dat de gewikkelde kerndraad voldoet aan de eisen. Natuurlijk hebben niet alle datalijnen twee afschermlagen. Sommige hebben meerdere lagen, sommige hebben slechts één laag of helemaal geen. Afscherming is een metalen scheiding tussen twee ruimtelijke gebieden om de inductie en straling van elektrische, magnetische en elektromagnetische golven van het ene gebied naar het andere te beheersen. Om specifieker te zijn, de kern van de geleider is omgeven door een afscherming om te voorkomen dat deze wordt beïnvloed door een extern elektromagnetisch veld/interferentiesignaal en om te voorkomen dat het interfererende elektromagnetische veld/signaal zich naar buiten verspreidt. Het testen van hoogfrequente USB-signalen met een differentieel paar is vergelijkbaar met de coaxiale USB4-kabel met een differentieel paar die binnenkort beschikbaar is.
Plaatsingstijd: 16-08-2022
