Univerzalna serijska magistrala (USB) je vjerovatno jedan od najsvestranijih interfejsa na svijetu. Prvobitno su ga inicirali Intel i Microsoft, a odlikuje se što je moguće bržim uključivanjem i korištenjem (hot-plug and play). Od uvođenja USB interfejsa 1994. godine, nakon 26 godina razvoja, preko USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, konačno razvijen do današnjeg USB4; brzina prijenosa je također porasla sa 1,5 Mbps na najnovijih 40 Gbps. Trenutno, ne samo novo lansirani pametni telefoni u osnovi podržavaju Type-C interfejs, već i notebook računari, digitalni fotoaparati, pametni zvučnici, mobilna napajanja i drugi uređaji počinju usvajati USB interfejs specifikacije TYPE-C, koji je uspješno uveden u automobilsku industriju. Umjesto USB-A, Teslin novi Model 3 ima USB-C portove, a Apple je potpuno pretvorio svoje MacBook računare i AirPods Pro u čiste USB Type-C portove za prijenos podataka i punjenje. Pored toga, prema zahtjevima EU, Apple će također koristiti USB Type-C interfejs u budućem iPhoneu 15, i nema sumnje da će USB4 biti glavni interfejs proizvoda na budućem tržištu.
Zahtjevi za USB4 kablove
Najveća promjena u novom USB4 je uvođenje specifikacije Thunderbolt protokola koju je Intel podijelio s usb-if. Radeći preko dvostrukih veza, propusni opseg je udvostručen na 40 Gbps, a Tunnelling podržava više protokola za podatke i prikaz. Primjeri uključuju PCI Express i DisplayPort. Osim toga, USB4 održava dobru kompatibilnost s uvođenjem novog osnovnog protokola, budući da je unatrag kompatibilan s USB3.2/3.1/3.0/2.0, kao i s Thunderbolt 3. Kao rezultat toga, USB4 je postao najsloženiji USB standard do sada, zahtijevajući od dizajnera da razumiju specifikacije USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C i USB Power Delivery. Osim toga, dizajneri moraju razumjeti specifikacije PCI Express i DisplayPort, kao i tehnologiju zaštite sadržaja HIGH-DEFINITION (HDCP) koja je kompatibilna s USB4 DisplayPort načinom rada, a kablovi i konektori s kojima smo upoznati imaju više zahtjeve kako bi ispunili zahtjeve električnih performansi gotovih proizvoda USB4 kabela.
Koaksijalna verzija USB4 se pojavila niotkuda.
U eri USB3.1 10G, mnogi proizvođači su usvojili koaksijalnu strukturu kako bi zadovoljili zahtjeve performansi visokih frekvencija. Koaksijalna verzija ranije nije korištena u USB serijama, a njena primjena je uglavnom za laptope, mobilne telefone, GPS, mjerne instrumente, Bluetooth tehnologiju itd. Opšta primjena kabla je medicinska koaksijalna linija, teflonska koaksijalna elektronska linija, radio-frekventna koaksijalna žica itd. Sa zahtjevima tržišta za kontrolu troškova na veliko, u eri USB3.1, povlačenje kabla radi zadovoljavanja performansi proizvoda brzo zauzima tržište, ali sa sve rigoroznijim zahtjevima tržišta za prenos visokih frekvencija na USB4, a brzi prenos zahtijeva žicu sa snažnom otpornošću na smetnje i stabilnim električnim performansama. Kako bi se osigurala stabilnost prenosa visokih frekvencija, trenutni mainstream USB4 je i dalje glavna koaksijalna verzija, proizvodnja koaksijalnog kabla i proces proizvodnje su složeni procesi, a za rješavanje visokofrekventnih i brzih aplikacija potrebna je odgovarajuća proizvodna oprema i zreo i stabilan proizvodni proces. U proizvodnji proizvoda, odabiru materijala, parametrima procesa i kontroli procesa, električni parametri specijaliziranih laboratorijskih ispitivanja igraju ključnu ulogu. Tokom cijelog razvoja uskog grla koaksijalne strukture, pored vaših (troškovi materijala, skupi troškovi obrade) i drugih dobrih faktora, razvoj tržišta se uvijek vrti oko toga kako postići najveću cijenu serije. Verzija s parom uvijanja uvijek je bila u jazu istraživanja i razvoja koaksijalnog sistema i proboja.
To se može vidjeti iz strukture koaksijalnog kabla, od unutrašnjosti prema van, respektivno: centralni provodnik, izolacijski sloj, vanjski provodni sloj (metalna mreža), žičana opna. Koaksijalni kabl je kompozitni materijal sastavljen od dva provodnika. Centralna žica koaksijalnog kabla se koristi za prenos signala. Metalna zaštitna mreža ima dvije uloge: jedna je da obezbijedi strujnu petlju za signal kao zajedničko uzemljenje, a druga je da suzbije smetnje elektromagnetnog šuma na signalu kao zaštitna mreža. Centralna žica i zaštitna mreža se nalaze između polu-pjenastog polipropilenskog izolacijskog sloja, izolacijski sloj određuje karakteristike prenosa kabla i efikasno štiti srednju žicu, što je razlog zašto je skupa.
Stiže li USB4 verzija s upredenim paricama?
Kako elektronska kola rade na višim frekvencijama, električne karakteristike elektronskih komponenti postaju teže za savladati. Kada je veličina komponente ili cijele veličine kola u poređenju sa talasnom dužinom radne frekvencije veća od jedan, vrijednost induktivnosti kola ili parazitski efekat svojstava materijala komponenti i tako dalje, čak i kada koristimo strukturu parova žica, testiranje osnovnih frekventnih parametara ne može zadovoljiti zahtjeve kupaca, a fleksibilnija je od koaksijalne verzije strukture i njen prečnik su daleko veći. Zašto ne mogu koristiti USB par u serijama? Općenito, što je veća frekvencija korištenja kabla, to je kraća talasna dužina signala i što je manji korak nagiba, to je bolji efekat balansiranja. Međutim, premali korak spajanja dovest će do niske efikasnosti proizvodnje i uganuća izolovane jezgre. Korak parova žica je vrlo mali, broj torzija je veliki, a torziono naprezanje na presjeku je ozbiljno koncentrisano, što rezultira ozbiljnom deformacijom i oštećenjem izolacijskog sloja i konačno uzrokuje izobličenje elektromagnetnog polja, utičući na neke električne pokazatelje kao što su vrijednost SRL i slabljenje. Kada postoji ekscentricitet izolacije, udaljenost između provodnika se periodično mijenja zbog rotacije i okretanja izolacijske linije, što dovodi do periodičnih fluktuacija impedanse. Period fluktuacije je relativno dug. Kod visokofrekventnog prenosa, ova spora promjena može biti detektovana elektromagnetnim talasima i uticati na vrijednost povratnog gubitka. Verzija sa USB4 parom se ne može koristiti u serijama.
Ne na zemlju, ali ne želim koristiti svoj smrtonosni koaksijalni kabel, pa su ljudi počeli provjeravati razliku u načinima zaštite USB4 kako bi se proizvod napravio, najveći nedostatak je lako uvrtanje provodnika, a razlika u odnosu na paralelni paket direktno za domaću zadaću, izbjegava uganuće provodnika, kao što svi znamo, trenutno se koristi razlika između SAS, SFP + itd. koji se koriste u brzim linijama, što je dovoljno da pokaže da njegove performanse moraju biti bolje od verzije sa višeslojnim kablom, važna uloga visokofrekventne podatkovne linije je prenos podatkovnih signala, ali kada je koristimo, mogu se pojaviti sve vrste neurednih informacija o interferenciji. Razmislimo o tome ako ovi signali interferencije uđu u unutrašnji provodnik podatkovne linije i preklapaju se s originalno prenesenim signalom, da li je moguće ometati ili mijenjati originalno preneseni signal, što uzrokuje gubitak korisnog signala ili probleme? Razlika sloja aluminijske folije je u tome što prenosi informacije i igra ulogu zaštite i štita, koja se koristi za smanjenje interferencije vanjskih nezavisnih signala za prijenos. Glavni materijal pakiranja i aluminijske folije koristi se za brtvljenje i zaštitu aluminijskom folijom, jednostrano ili dvostrano premazivanje plastične folije, lu:su kompozitna folija koja se koristi kao štit kabela. Kabelska folija zahtijeva manje ulja na površini, nema rupa i ima visoka mehanička svojstva. Proces omotavanja je spajanje dvije izolirane jezgrene žice i žice za uzemljenje pomoću stroja za omotavanje. Istovremeno, sloj aluminijske folije i sloj samoljepljive poliesterske trake na vanjskom omotaču koriste se za zaštitu para žica i stabilizaciju strukture omotanih jezgri. Ovaj proces ima važan utjecaj na svojstva žice, uključujući impedanciju, razliku kašnjenja, slabljenje, jer se to mora strogo provesti prema zahtjevima zanatlije, provesti ispitivanja električnih svojstava kako bi se osiguralo da je jezgra omotana u skladu sa zahtjevima. Naravno, nemaju sve podatkovne linije dva sloja zaštite. Neke imaju više slojeva, neke samo jedan sloj ili ga uopće nemaju. Zaštita je metalno odvajanje između dva prostorna područja radi kontrole indukcije i zračenja električnih, magnetskih i elektromagnetskih valova iz jednog područja u drugo. Preciznije, jezgro provodnika je okruženo zaštitnim tijelom kako bi se spriječilo da na njega utiče vanjsko elektromagnetsko polje/signal interferencije i kako bi se spriječilo širenje elektromagnetskog polja/signala interferencije prema van. Testiranje visokofrekventnog signala USB diferencijalnog para može se usporediti s koaksijalnim, USB4 diferencijalnim kabelom.
Vrijeme objave: 16. avg. 2022.
