SAS (Serial Attached SCSI) is een nieuwe generatie SCSI-technologie. Het is vergelijkbaar met de populaire Serial ATA (SATA) harde schijven. Het maakt gebruik van seriële technologie om hogere transmissiesnelheden te bereiken en de interne ruimte te vergroten door de verbindingskabel te verkorten. Voor SAS-kabels met kale draden wordt momenteel voornamelijk onderscheid gemaakt op basis van de elektrische prestaties, onderverdeeld in 6G en 12G, en SAS 4.0 24G. Het productieproces is echter in principe hetzelfde. Vandaag delen we een introductie van SAS-kabels met kale draden en de parameters voor de productie ervan. Voor SAS-hoogfrequente kabels zijn impedantie, demping, lusverlies en kruisverspreiding de belangrijkste transmissie-indicatoren. De werkfrequentie van SAS-hoogfrequente kabels ligt over het algemeen rond de 2,5 GHz of hoger. Laten we eens kijken hoe een gekwalificeerde SAS-hoogfrequente kabel geproduceerd kan worden.
Definitie van de SAS-kabelstructuur
Communicatiekabels met laag verlies bij hoge frequenties worden meestal gemaakt van geschuimd polyethyleen of geschuimd polypropyleen als isolatiemateriaal. Twee geïsoleerde geleiders met een aardingsdraad (sommige fabrikanten gebruiken ook dubbele geleiders) worden in de kabel gewikkeld. De geïsoleerde geleiders en aardingsdraad worden omwikkeld met aluminiumfolie en gelamineerd polyester. Het isolatieproces wordt ontworpen en gecontroleerd, waarbij rekening wordt gehouden met de structuur en de elektrische prestaties die nodig zijn voor snelle transmissie en overdracht.
Eisen voor geleiders
Voor SAS, dat ook een hoogfrequent transmissielijn is, is de structurele uniformiteit van elk onderdeel de belangrijkste factor voor het bepalen van de transmissiefrequentie van de kabel. Daarom moet het oppervlak van de geleider van een hoogfrequent transmissielijn rond en glad zijn, en de interne roosterstructuur uniform en stabiel, om de uniformiteit van de elektrische prestaties in de lengterichting te garanderen. De geleider moet ook een relatief lage gelijkstroomweerstand hebben. Tegelijkertijd moet periodieke of aperiodieke buiging, vervorming en beschadiging van de binnengeleider door bedrading, apparatuur of andere apparaten worden vermeden. In hoogfrequent transmissielijnen wordt de geleiderweerstand voornamelijk veroorzaakt door kabeldemping (basisdocument 01 over hoogfrequente parameters – demping). Er zijn twee manieren om de geleiderweerstand te verlagen: de geleiderdiameter vergroten of een geleidermateriaal met een lage soortelijke weerstand kiezen. Wanneer de geleiderdiameter wordt vergroot, moet de buitendiameter van de isolatie en het eindproduct dienovereenkomstig worden vergroot om aan de eisen van de karakteristieke impedantie te voldoen, wat leidt tot hogere kosten en een omslachtige verwerking. Het gebruik van zilver als geleidend materiaal met een lage soortelijke weerstand is een veelgebruikte optie. Theoretisch gezien zou het gebruik van een zilveren geleider de diameter van het eindproduct verkleinen en de prestaties verbeteren. Echter, omdat de prijs van zilver veel hoger ligt dan die van koper, zijn de productiekosten te hoog. Om een evenwicht te vinden tussen prijs en lage soortelijke weerstand, hebben we het skineffect toegepast bij het ontwerpen van kabelgeleiders. Momenteel gebruikt SAS 6G een vertinde koperen geleider om aan de elektrische eisen te voldoen, terwijl SAS 12G en 24G overstappen op een verzilverde geleider.
Wanneer er wisselstroom of een wisselend elektromagnetisch veld door een geleider loopt, treedt er een ongelijkmatige stroomverdeling op. Naarmate de afstand tot het oppervlak van de geleider toeneemt, neemt de stroomdichtheid in de geleider exponentieel af, wat betekent dat de stroom in de geleider zich aan het oppervlak concentreert. Vanuit een dwarsdoorsnede loodrecht op de stroomrichting gezien, is de stroomsterkte in het midden van de geleider vrijwel nul, oftewel er loopt bijna geen stroom. Alleen aan de rand van de geleider is er een kleine stroom. Simpel gezegd, de stroom concentreert zich in het "oppervlak" van de geleider. Dit verschijnsel wordt in principe veroorzaakt door het veranderende elektromagnetische veld dat een wervelend elektrisch veld in de geleider creëert, waardoor de oorspronkelijke stroom wordt opgeheven. Het skineffect zorgt ervoor dat de weerstand van de geleider toeneemt met de frequentie van de wisselstroom, wat resulteert in een lagere stroomefficiëntie van de draad. Dit maakt het gebruik van metalen grondstoffen overbodig. Bij het ontwerpen van hoogfrequente communicatiekabels kan echter van dit principe gebruik worden gemaakt door de kabel te verzilveren. Hierdoor kunnen dezelfde prestatie-eisen worden bereikt met een lager metaalverbruik, wat de kosten verlaagt.
Isolatie-eisen
Het isolatiemateriaal moet uniform zijn, gelijk aan dat van de geleider. Om een lagere diëlektrische constante S en een lagere diëlektrische verlieshoek te verkrijgen, worden SAS-kabels meestal geïsoleerd met PP of FEP, en sommige SAS-kabels worden ook geïsoleerd met schuim. Wanneer de schuimgraad hoger is dan 45%, is chemische schuimvorming moeilijk te realiseren en is de schuimgraad niet stabiel. Daarom moeten kabels boven de 12 Gbps gebruikmaken van fysieke schuimvorming.
De belangrijkste functie van de fysiek geschuimde endodermis is het vergroten van de hechting tussen geleider en isolatie. Een zekere hechting tussen de isolatielaag en de geleider moet gegarandeerd zijn; anders ontstaat er een luchtspleet tussen de isolatielaag en de geleider, wat leidt tot veranderingen in de diëlektrische constante ε en de tangenswaarde van de diëlektrische verlieshoek.
Polyethyleenisolatiemateriaal wordt door de schroefmond naar de spuitmond geëxtrudeerd en bij de uitgang van de spuitmond plotseling blootgesteld aan atmosferische druk, waardoor gaten en luchtbellen ontstaan. Hierdoor komt gas vrij in de ruimte tussen de geleider en de spuitmondopening, wat een langwerpig luchtbelgat langs het oppervlak van de geleider vormt. Om deze twee problemen op te lossen, is het noodzakelijk om tegelijkertijd een schuimlaag te extruderen. Deze dunne laag wordt in de binnenste laag geperst om te voorkomen dat gas langs het oppervlak van de geleider vrijkomt. De binnenste laag dicht de luchtbellen af, waardoor de stabiliteit van het transmissiemedium wordt gewaarborgd. Dit vermindert demping en vertraging in de kabel en zorgt voor een stabiele karakteristieke impedantie over de gehele transmissielijn. Bij de keuze van het isolatiemateriaal moet worden voldaan aan de eisen voor dunwandige extrusie onder hoge productiesnelheden, dat wil zeggen dat het materiaal uitstekende treksterkte-eigenschappen moet hebben. LLDPE is de beste keuze om aan deze eis te voldoen.
Apparatuurvereisten
Geïsoleerde kerndraad vormt de basis van de kabelproductie, en de kwaliteit van de kerndraad heeft een zeer belangrijke invloed op het daaropvolgende proces. Tijdens het proces van het aanbrengen van kerndraad moet de productieapparatuur beschikken over een online bewakings- en regelfunctie om de uniformiteit en stabiliteit van de kerndraad te garanderen en procesparameters te controleren, zoals de diameter van de kerndraad, de waterdichtheid, de concentriciteit, enzovoort.
Voordat differentiële bedrading wordt aangebracht, is het noodzakelijk om de zelfklevende polyesterband te verwarmen om de smeltlijm te smelten en zich aan de band te hechten. Het smeltgedeelte maakt gebruik van een regelbare elektromagnetische voorverwarmer, waarmee de verwarmingstemperatuur naar behoefte kan worden aangepast. Er zijn verticale en horizontale installatiemethoden voor de voorverwarmer. Een verticale voorverwarmer is ruimtebesparend, maar de wikkeldraad moet door meerdere regelwielen met grote hoeken om de voorverwarmer binnen te gaan. Dit kan de relatieve positie van de isolatiekerndraad en de wikkelband beïnvloeden, wat de elektrische prestaties van de hoogfrequente transmissielijn kan verminderen. Bij een horizontale voorverwarmer, die in dezelfde lijn ligt als de wikkeldraad, hoeft de draad slechts enkele regelwielen te passeren voor uitlijning. De wikkeldraad verandert hierdoor niet van hoek tijdens het passeren van de regelwielen, wat de stabiliteit van de fase van de wikkeldraad en de wikkelband garandeert. Het enige nadeel van een horizontale voorverwarmer is dat deze meer ruimte inneemt en de productielijn langer is dan bij een wikkelmachine met een verticale voorverwarmer.
Geplaatst op: 16 augustus 2022
