Universal Serial Bus (USB) è probabilmente una delle interfacce più versatili al mondo. È stata originariamente lanciata da Intel e Microsoft e offre la massima funzionalità hot plug and play. Dall'introduzione dell'interfaccia USB nel 1994, dopo 26 anni di sviluppo, attraverso USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, fino all'attuale USB 4.0, la velocità di trasmissione è aumentata da 1,5 Mbps agli ultimi 40 Gbps. Attualmente, non solo gli smartphone di nuova generazione supportano fondamentalmente l'interfaccia Type-C, ma anche computer portatili, fotocamere digitali, smart speaker, alimentatori portatili e altri dispositivi hanno iniziato ad adottare l'interfaccia USB con specifiche TYPE-C, introdotta con successo nel settore automobilistico. Invece di USB-A, il nuovo Model 3 di Tesla ha porte USB-C, e Apple ha completamente convertito i suoi MacBook e AirPods Pro in porte USB Type-C pure per il trasferimento dati e la ricarica. Inoltre, secondo i requisiti dell'UE, Apple utilizzerà anche l'interfaccia USB di tipo C nel futuro iPhone 15 e non c'è dubbio che USB4 sarà la principale interfaccia di prodotto nel mercato futuro.
Requisiti per i cavi USB4
La novità più importante del nuovo USB4 è l'introduzione delle specifiche del protocollo Thunderbolt, condivise da Intel con USB-IF. Grazie al funzionamento su doppi collegamenti, la larghezza di banda raddoppia a 40 Gbps e il tunneling supporta diversi protocolli di dati e visualizzazione, tra cui PCI Express e DisplayPort. Inoltre, USB4 mantiene una buona compatibilità con l'introduzione del nuovo protocollo sottostante, essendo retrocompatibile con USB3.2/3.1/3.0/2.0 e Thunderbolt 3. Di conseguenza, USB4 è diventato lo standard USB più complesso fino ad oggi, richiedendo ai progettisti di comprendere le specifiche USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C e USB Power Delivery. Inoltre, i progettisti devono comprendere le specifiche PCI Express e DisplayPort, nonché la tecnologia HIGH-DEFINITION Content Protection (HDCP), compatibile con la modalità DisplayPort di USB4, e i cavi e i connettori che conosciamo hanno requisiti più elevati per soddisfare i requisiti di prestazioni elettriche dei prodotti finiti con cavi USB4.
Una versione coassiale dell'USB4 è nata dal nulla
Nell'era USB3.1 10G, molti produttori hanno adottato la struttura coassiale per soddisfare i requisiti di prestazioni ad alta frequenza. La versione coassiale non era mai stata applicata nella serie USB prima, i suoi scenari applicativi sono principalmente notebook, telefoni cellulari, GPS, strumenti di misura, tecnologia Bluetooth, ecc. L'applicazione generale del cavo è la linea coassiale medica, la linea elettronica coassiale in teflon, il filo coassiale a radiofrequenza, ecc. Con i requisiti di controllo dei costi di mercato, nell'era USB3.1 la trefolatura per soddisfare le prestazioni del prodotto ha rapidamente occupato il mercato, ma con il mercato USB4 per i requisiti di trasmissione ad alta frequenza sempre più rigorosi e le esigenze di trasmissione ad alta velocità richiedono un filo con una forte capacità anti-interferenza e stabilità delle prestazioni elettriche. Al fine di garantire la stabilità della trasmissione ad alta frequenza, l'attuale USB4 mainstream è ancora la principale versione coassiale, la produzione e il processo di fabbricazione coassiale sono complessi, per risolvere le applicazioni ad alta frequenza e alta velocità sono necessarie attrezzature di produzione appropriate e un processo di produzione maturo e stabile. Nella produzione del prodotto, la selezione dei materiali, i parametri di processo e il controllo del processo, i parametri elettrici dei test di laboratorio specializzati svolgono un ruolo chiave, durante tutto il collo di bottiglia dello sviluppo della struttura coassiale, oltre al tuo (costo del materiale, costo di lavorazione costoso) altri sono buoni, ma lo sviluppo del mercato ruota sempre attorno a come ottenere il prezzo del lotto più grande, la coppia di versione twist è sempre stata nel divario della ricerca e sviluppo dello sviluppo coassiale e della svolta.
È possibile osservare la struttura della linea coassiale, dall'interno verso l'esterno, rispettivamente: conduttore centrale, strato isolante, strato conduttivo esterno (rete metallica), rivestimento del filo. Il cavo coassiale è un composito composto da due conduttori. Il filo centrale del cavo coassiale viene utilizzato per trasmettere i segnali. La rete di schermatura metallica svolge due ruoli: uno è quello di fornire il circuito di corrente per il segnale come massa comune, e l'altro è quello di sopprimere l'interferenza del rumore elettromagnetico sul segnale come rete di schermatura. Il filo centrale e la rete di schermatura tra lo strato isolante in polipropilene semi-schiumato, lo strato isolante determina le caratteristiche di trasmissione del cavo e protegge efficacemente il filo centrale, il che è costoso.
In arrivo la versione USB4 a doppino intrecciato?
Poiché i circuiti elettronici operano a frequenze più elevate, le caratteristiche elettriche dei componenti elettronici diventano più difficili da padroneggiare. Quando le dimensioni del componente o dell'intero circuito rispetto alla lunghezza d'onda della frequenza operativa sono maggiori di uno, il valore dell'induttanza e della capacità del circuito, o l'effetto parassita delle proprietà dei materiali dei componenti e così via, anche quando utilizzavamo la struttura a coppie di fili, i test dei parametri di frequenza di base non possono soddisfare i requisiti dei clienti e sono più flessibili rispetto alla versione coassiale della struttura e il suo diametro è molto più grande. Perché non posso applicare la coppia USB in lotti? In generale, maggiore è la frequenza di utilizzo del cavo, minore è la lunghezza d'onda del segnale e minore è il passo di skew, migliore è l'effetto di bilanciamento. Tuttavia, un passo di giunzione troppo piccolo porterà a una bassa efficienza produttiva e alla distorsione del filo con anima isolata. Il passo della coppia di fili è molto piccolo, il numero di torsioni è elevato e lo stress torsionale sulla sezione è concentrato seriamente, con conseguente grave deformazione e danneggiamento dello strato isolante e, infine, causando la distorsione del campo elettromagnetico, influenzando alcuni indicatori elettrici come il valore SRL e l'attenuazione. In presenza di eccentricità dell'isolamento, la distanza tra i conduttori varia periodicamente a causa della rivoluzione e della rotazione della singola linea isolante, provocando fluttuazioni periodiche dell'impedenza. Il periodo di fluttuazione è relativamente lungo. Nella trasmissione ad alta frequenza, questa lenta variazione può essere rilevata dalle onde elettromagnetiche e influenzare il valore di perdita di ritorno. La versione USB4 a coppie non può essere utilizzata in lotti.
Non a terra, ma non voglio usare il tuo coassiale mortale, quindi le persone hanno iniziato a verificare le differenze tra i metodi di schermatura USB4 per realizzare il prodotto, per strizzare il più grande svantaggio è il conduttore facilmente attorcigliato e la differenza con il pacchetto parallelo direttamente per i compiti, evitare la distorsione del conduttore, come tutti sappiamo, attualmente USA la differenza di SAS, SFP + ecc. sono utilizzati nelle linee ad alta velocità, abbastanza per dimostrare che le sue prestazioni devono essere superiori alla versione intrecciata, un ruolo importante della linea dati ad alta frequenza è quello di trasmettere segnali dati, ma quando la usiamo in giro possono apparire tutti i tipi di informazioni di interferenza disordinate. Pensiamo se questi segnali di interferenza entrano nel conduttore interno della linea dati e si sovrappongono al segnale trasmesso originale, è possibile interferire o modificare il segnale trasmesso originale, causando così perdite di segnale utili o problemi? La differenza tra lo strato di foglio di alluminio e il suo ruolo protettivo e schermante è che trasmette le informazioni a noi, riducendo l'interferenza di segnali esterni indipendenti per la trasmissione. Il materiale principale della cinghia di imballaggio e il foglio di alluminio sono sigillati e schermati con un rivestimento monofacciale o bifacciale sulla pellicola di plastica, un foglio composito lu:su che viene utilizzato come schermatura del cavo. Il foglio del cavo richiede meno olio sulla superficie, nessun foro e elevate proprietà meccaniche. Il processo di avvolgimento consiste nell'avvolgere due fili con anima isolata e i fili di terra insieme tramite una macchina avvolgitrice. Allo stesso tempo, uno strato di foglio di alluminio e uno strato di nastro adesivo in poliestere sulla superficie esterna vengono utilizzati per schermare la coppia di fili e stabilizzare la struttura dei fili con anima di avvolgimento. Questo processo ha un effetto importante sulle proprietà del filo, tra cui impedenza, differenza di ritardo, attenuazione, poiché questo deve essere prodotto rigorosamente secondo i requisiti tecnici, e deve essere sottoposto a test sulle proprietà elettriche, al fine di garantire che il filo con anima di avvolgimento sia conforme ai requisiti. Naturalmente, non tutte le linee dati hanno due strati di schermatura. Alcune hanno più strati, altre ne hanno solo uno o nessuno. La schermatura è una separazione metallica tra due regioni spaziali per controllare l'induzione e la radiazione di onde elettriche, magnetiche ed elettromagnetiche da una regione all'altra. Nello specifico, il nucleo del conduttore è circondato da un corpo schermante per impedire che venga influenzato dal campo elettromagnetico/segnale di interferenza esterno e per impedire che il campo elettromagnetico/segnale di interferenza si propaghi verso l'esterno. Il test del segnale ad alta frequenza a coppia differenziale USB può essere paragonabile al cavo coassiale a coppia differenziale USB4.
Data di pubblicazione: 16-08-2022
