O Universal Serial Bus (USB) é provavelmente uma das interfaces mais versáteis do mundo. Foi originalmente iniciado pela Intel e pela Microsoft e apresenta o máximo de hot plug and play possível. Desde a introdução da interface USB em 1994, após 26 anos de desenvolvimento, através de USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, finalmente desenvolvido para o atual USB4; a taxa de transmissão também aumentou de 1,5 Mbps para os mais recentes 40 Gbps. Atualmente, não apenas os smartphones recém-lançados suportam basicamente a interface Tipo-C, mas também notebooks, câmeras digitais, alto-falantes inteligentes, fontes de alimentação móveis e outros dispositivos começaram a adotar a interface USB de especificação TIPO-C, que foi introduzida com sucesso no campo automotivo. Em vez de USB-A, o novo Modelo 3 da Tesla tem portas USB-C, e a Apple converteu completamente seus MacBooks e AirPods Pro para portas USB Tipo-C puras para transferência de dados e carregamento. Além disso, de acordo com os requisitos da UE, a Apple também usará a interface USB tipo C no futuro iPhone 15, e não há dúvida de que o USB4 será a principal interface de produto no mercado futuro.
Requisitos para cabos USB4
A maior mudança no novo USB4 é a introdução da especificação do protocolo Thunderbolt, que a Intel compartilhou com o usb-if. Executando em links duplos, a largura de banda é dobrada para 40 Gbps, e o Tunneling suporta múltiplos protocolos de dados e exibição. Exemplos incluem PCI Express e DisplayPort. Além disso, o USB4 mantém boa compatibilidade com a introdução do novo protocolo subjacente, sendo compatível com versões anteriores de USB3.2/3.1/3.0/2.0, bem como Thunderbolt 3. Como resultado, o USB4 se tornou o padrão USB mais complexo até o momento, exigindo que os projetistas entendam as especificações USB4, USB3.2, USB2.0, USB Tipo C e USB Power Delivery. Além disso, os projetistas devem entender as especificações PCI Express e DisplayPort, bem como a tecnologia de proteção de conteúdo de ALTA DEFINIÇÃO (HDCP) que é compatível com o modo DisplayPort do USB4, e os cabos e conectores com os quais estamos familiarizados têm requisitos mais elevados para atender aos requisitos de desempenho elétrico dos produtos acabados de cabos USB4.
Uma versão coaxial do USB4 surgiu do nada
Na era USB3.1 10G, muitos fabricantes adotaram a estrutura coaxial para atender aos requisitos de desempenho de alta frequência. A versão coaxial não era aplicada na série USB antes, seus cenários de aplicação são principalmente notebooks, celulares, GPS, instrumentos de medição, tecnologia Bluetooth, etc. A aplicação geral da descrição do cabo é linha coaxial médica, linha eletrônica coaxial de teflon, fio coaxial de radiofrequência, etc., com os requisitos de controle de custos em massa do mercado, na era USB3.1 de encalhe para atender ao desempenho do produto rapidamente ocupou o mercado, mas com o mercado USB4 para requisitos de transmissão de alta frequência cada vez mais rigorosos, e as necessidades de transmissão de alta velocidade precisam de fio com forte capacidade anti-interferência e estabilidade de desempenho elétrico. A fim de garantir a estabilidade da transmissão de alta frequência, o USB4 mainstream atual ainda é a principal versão coaxial, a produção e o processo de fabricação coaxial são um processo complexo, para resolver a aplicação de alta frequência e alta velocidade requer equipamento de produção apropriado e processo de produção maduro e estável. Na produção do produto, seleção de material, parâmetros de processo e controle de processo, os parâmetros elétricos de testes de laboratório especializados desempenham um papel fundamental, em todo o gargalo de desenvolvimento da estrutura coaxial, além de seu (custo de material, custo de processamento caro) outros são bons, mas o desenvolvimento do mercado sempre gira em torno de como atingir o maior preço de lote, o par de versão de torção sempre esteve na lacuna de pesquisa e desenvolvimento de desenvolvimento coaxial e avanço.
A estrutura da linha coaxial, de dentro para fora, pode ser vista, respectivamente: condutor central, camada isolante, camada condutora externa (malha metálica) e revestimento do fio. O cabo coaxial é um composto de dois condutores. O fio central do cabo coaxial é usado para transmitir sinais. A malha de blindagem metálica desempenha duas funções: uma é fornecer o circuito de corrente para o sinal como aterramento comum e a outra é suprimir a interferência de ruído eletromagnético no sinal como uma malha de blindagem. O fio central e a malha de blindagem são interligados por uma camada de isolamento de polipropileno semi-espumante. A camada de isolamento determina as características de transmissão do cabo e protege eficazmente o fio intermediário, que é caro.
Versão USB4 par trançado em breve?
Como os circuitos eletrônicos operam em frequências mais altas, as características elétricas dos componentes eletrônicos se tornam mais difíceis de dominar. Quando o tamanho do componente ou do circuito como um todo, comparado ao comprimento de onda da frequência de operação, é maior que um, o valor da indutância, capacitância do circuito ou o efeito parasitário dos componentes das propriedades do material, etc., mesmo quando usamos a estrutura de pares de fios, os testes dos parâmetros básicos de frequência não atendem aos requisitos dos clientes, sendo mais flexíveis do que a versão coaxial da estrutura e com diâmetros muito maiores. Por que não posso aplicar o par USB em lotes? Em geral, quanto maior a frequência de uso do cabo, menor o comprimento de onda do sinal e menor o passo de inclinação, melhor o efeito de equilíbrio. No entanto, um passo de emenda muito pequeno resultará em baixa eficiência de produção e entorse do fio do núcleo isolado. O passo do par de fios é muito pequeno, o número de torções é grande e a tensão de torção na seção é concentrada seriamente, resultando em deformações e danos graves à camada de isolamento, causando, finalmente, a distorção do campo eletromagnético, afetando alguns indicadores elétricos, como o valor SRL e a atenuação. Quando há excentricidade de isolamento, a distância entre os condutores muda periodicamente devido à rotação e rotação da linha única isolante, o que causa flutuações periódicas na impedância. O período de flutuação é relativamente longo. Em transmissões de alta frequência, essa variação lenta pode ser detectada por ondas eletromagnéticas e afetar o valor da perda de retorno. A versão com par USB4 não pode ser usada em lotes.
Não para o chão, mas não quero usar seu coaxial de morte, então as pessoas começaram a verificar as diferenças entre as maneiras de blindagem USB4 para fazer o produto. Para torcer, a maior desvantagem é o condutor facilmente torcido, e a diferença com o pacote paralelo diretamente para a lição de casa, evita a torção do condutor. Como todos sabemos, atualmente USA a diferença do SAS, SFP + etc são usados em linhas de alta velocidade. O suficiente para mostrar que seu desempenho deve ser maior do que a versão trançada. Um papel importante da linha de dados de alta frequência é transmitir sinais de dados, mas quando a usamos ao redor, podem aparecer todos os tipos de informações de interferência confusas. Vamos pensar se esses sinais de interferência entram no condutor interno da linha de dados e se sobrepõem ao sinal original transmitido. É possível interferir ou alterar o sinal original transmitido, causando perda ou problemas de sinal útil? A diferença entre a camada de papel alumínio e a camada de papel alumínio é que ela nos transmite informações, desempenhando o papel de proteção e blindagem, e é usada para reduzir a interferência de sinais externos independentes na transmissão. O material principal da correia da embalagem e a camada de papel alumínio são usados para vedação e blindagem de papel alumínio, com revestimento unilateral ou bilateral no filme plástico. A folha composta é usada como blindagem do cabo. A folha do cabo requer menos óleo na superfície, sem furos e com altas propriedades mecânicas. O processo de enrolamento consiste em unir dois fios condutores isolados e fios terra por meio de uma máquina de enrolamento. Ao mesmo tempo, uma camada de papel alumínio e uma camada de fita adesiva de poliéster na parte externa são usadas para proteger o par de fios e estabilizar a estrutura dos fios condutores. Esse processo tem um efeito importante nas propriedades do fio, incluindo impedância, diferença de atraso e atenuação, pois deve ser produzido estritamente de acordo com os requisitos do fabricante e realizar testes de propriedades elétricas para garantir que o fio condutor esteja de acordo com os requisitos. É claro que nem todas as linhas de dados possuem duas camadas de blindagem. Alguns possuem múltiplas camadas, outros possuem apenas uma camada ou nenhuma. A blindagem é uma separação metálica entre duas regiões espaciais para controlar a indução e a radiação de ondas elétricas, magnéticas e eletromagnéticas de uma região para a outra. Especificamente, o núcleo do condutor é envolvido por uma blindagem para evitar que seja afetado pelo campo eletromagnético/sinal de interferência externo e para evitar que o campo/sinal eletromagnético de interferência se espalhe para fora. O teste de sinal de alta frequência com par diferencial USB pode ser comparável ao cabo coaxial USB4 de par diferencial.
Data de publicação: 16 de agosto de 2022
