Den Universal Serial Bus (USB) ass wahrscheinlech eng vun de villsäitegsten Interfaces op der Welt. Et gouf ursprénglech vun Intel a Microsoft initiéiert a bitt sou vill Hot Plug and Play wéi méiglech. Zënter der Aféierung vun der USB-Interface am Joer 1994, no 26 Joer Entwécklung, iwwer USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, gouf et endlech zum haitegen USB4 entwéckelt; d'Iwwerdroungsquote ass och vun 1,5 Mbps op déi lescht 40 Gbps eropgaang. Am Moment ënnerstëtzen net nëmmen déi nei lancéiert Smartphones grondsätzlech d'Type-C-Interface, mä och Notebooks, Digitalkameraen, Smart-Lautsprecher, mobil Stroumversuergungen an aner Apparater hunn ugefaang d'TYPE-C-Spezifikatioun vun der USB-Interface ze benotzen, déi erfollegräich am Automobilberäich agefouert gouf. Amplaz vun USB-A huet den neie Model 3 vun Tesla USB-C-Ports, an Apple huet seng MacBooks an AirPods Pro komplett op reng USB Type-C-Ports fir Dateniwwerdroung an Opluedung ëmgewandelt. Zousätzlech, laut den Ufuerderunge vun der EU, wäert Apple och eng USB Type-C Interface am zukünftegen iPhone 15 benotzen, an et ass kee Zweifel datt USB 4 déi wichtegst Produktinterface um zukünftege Maart wäert sinn.
Ufuerderunge fir USB4 Kabelen
Déi gréisst Ännerung am neien USB4 ass d'Aféierung vun der Thunderbolt-Protokollspezifikatioun, déi Intel mat usb-if gedeelt huet. Iwwer duebel Links gëtt d'Bandbreet op 40 Gbps verduebelt, an Tunneling ënnerstëtzt verschidde Daten- a Displayprotokoller. Beispiller enthalen PCI Express an DisplayPort. Zousätzlech behält USB4 eng gutt Kompatibilitéit mat der Aféierung vum neie Basisprotokoll, andeems en réckwärtskompatibel mat USB3.2/3.1/3.0/2.0, souwéi Thunderbolt 3 ass. Dofir ass USB4 zum komplexeste USB-Standard bis elo ginn, wat d'Designer verlaangt, USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C an USB Power Delivery Spezifikatioune ze verstoen. Zousätzlech mussen d'Designer d'PCI Express- an DisplayPort Spezifikatioune verstoen, souwéi d'HIGH-DEFINITION Content Protection (HDCP) Technologie, déi mam USB4 DisplayPort Modus kompatibel ass, an d'Kabelen a Stecker, mat deenen mir vertraut sinn, hunn méi héich Ufuerderungen, fir d'elektresch Leeschtungsufuerderunge vun den USB4 Kabel fäerdege Produkter ze erfëllen.
Eng koaxial Versioun vun USB4 ass aus dem Näischt entstanen
An der USB3.1 10G Ära hunn vill Hiersteller eng koaxial Struktur ugeholl fir d'Ufuerderunge vun der Héichfrequenzleistung ze erfëllen. D'koaxial Versioun gouf virdru net an der USB Serie benotzt, hir Uwendungsszenarie sinn haaptsächlech Notebook, Handy, GPS, Miessinstrumenter, Bluetooth Technologie, etc. Déi allgemeng Uwendungszwecker vun der Kabelbeschreiwung sinn medizinesch Koaxialleitungen, Teflon Koaxial elektronesch Leitungen, Radiofrequenz Koaxialleitungen, etc., mat de Maartufuerderunge fir d'Käschtekontroll, an der USB3.1 Ära vum Stranding fir d'Leeschtung vum Produkt séier de Maart ze besetzen, awer mat dem USB4 Maart fir Héichfrequenz Iwwerdroungsufuerderungen ëmmer méi streng, an d'Héichgeschwindegkeetsiwwerdroung brauch Drot mat enger staarker Anti-Interferenzfäegkeet a Stabilitéit vun der elektrescher Leeschtung. Fir d'Stabilitéit vun der Héichfrequenziwwerdroung ze garantéieren, ass déi aktuell Mainstream USB4 nach ëmmer déi Haaptkoaxial Versioun. De Koaxialproduktiouns- a Fabrikatiounsprozess ass e komplexe Prozess. Fir d'Héichfrequenz- an Héichgeschwindegkeetsapplikatioun ze léisen, brauch een entspriechend Produktiounsausrüstung an e reife a stabile Produktiounsprozess. Bei der Produktioun vum Produkt, der Materialauswiel, de Prozessparameteren an der Prozesskontroll spillen déi elektresch Parameter vu spezialiséierte Labortester eng Schlësselroll. Wärend der Entwécklung vun der Koaxialstruktur ass de Problem mat aneren (Materialkäschten, deier Veraarbechtungskäschten) awer ëmmer méi wichteg. D'Entwécklung vum Maart dréint sech ëmmer ëm d'Erreeche vum gréisste Präis fir d'Charge. D'Twistversioun war ëmmer an der Lück vun der Fuerschung an Entwécklung am Beräich vun der Koaxialstruktur.
Et kann een un der Struktur vun der Koaxialleitung gesinn, vun bannen no baussen: zentralen Leeder, isoléierend Schicht, baussenzeg leedend Schicht (Metallnetz), Drothaut. Koaxialkabel ass e Komposit, deen aus zwéi Leeder besteet. Den zentralen Drot vum Koaxialkabel gëtt benotzt fir Signaler ze iwwerdroen. D'Metallschirmnetz spillt zwou Rollen: eng ass d'Stroumschleif fir d'Signal als gemeinsame Buedem ze bidden, an déi aner ass d'Interferenz vun elektromagneteschem Geräischer um Signal als Schirmnetz z'ënnerdrécken. Den zentralen Drot an d'Schirmnetz tëscht der halbschäumender Polypropylen-Isolatiounsschicht bestëmmt d'Iwwerdroungseigenschaften vum Kabel a schützt den zentralen Drot effektiv, dofir ass et deier.
Kënnt d'USB4 Twisted Pair Versioun?
Well elektronesch Schaltkreesser mat méi héije Frequenzen operéieren, gëtt et méi schwéier, d'elektresch Charakteristike vun elektronesche Komponenten ze beherrschen. Wann d'Gréisst vun de Komponenten oder déi ganz Schaltkreesgréisst am Verglach mat der Wellelängt vun der Betribsfrequenz méi grouss ass wéi een, de Wäert vun der Induktivitéitskapazitéit vun de Komponenten oder de parasitären Effekt vun de Materialeigenschaften, och wann mir d'Drotpaarstruktur benotzen, kënnen d'Basisfrequenzparametertester net den Ufuerderunge vun de Clienten erfëllen, a si sinn méi flexibel wéi déi koaxial Versioun vun der Struktur an hiren Duerchmiesser ass vill méi grouss. Firwat kann ech d'USB-Paar net a Stécker uwenden? Am Allgemengen, wat méi héich d'Frequenz vum Kabelverbrauch ass, wat méi kuerz d'Wellelängt vum Signal ass, a wat méi kleng d'Schiefpëtzt ass, wat besser den Ausgläichseffekt ass. Wéi och ëmmer, eng ze kleng Spleisspëtzt féiert zu enger gerénger Produktiounseffizienz an enger Verzerrung vum isoléierte Kärdrot. D'Pitch vum Leiterpaar ass ganz kleng, d'Zuel vun den Torsioune ass grouss, an d'Torsiounsspannung op der Sektioun konzentréiert sech staark, wat zu enger eescht Deformatioun a Schied un der Isolatiounsschicht féiert, a schliisslech zu enger Verzerrung vum elektromagnetesche Feld féiert, wat e puer elektresch Indicateuren wéi den SRL-Wäert an d'Dämpfung beaflosst. Wann et eng Isolatiounsexzentrizitéit gëtt, ännert sech den Ofstand tëscht de Leiter periodesch wéinst der Ëmdréiung an der Rotatioun vun der isoléierender eenzeger Leitung, wat zu periodesche Schwankungen vun der Impedanz féiert. D'Schwankungsperiod ass relativ laang. Bei Héichfrequenztransmissioun kann dës lues Ännerung duerch elektromagnetesch Wellen detektéiert ginn an de Réckgabverloscht beaflossen. D'USB4-Paarversioun kann net a Chargen benotzt ginn.
Net um Buedem, mee well een net seng Koaxialleitung benotze wëll, hunn d'Leit ugefaangen, den Ënnerscheed tëscht USB4-Schirmungsmethoden ze verifizéieren. De gréisste Nodeel ass, datt de Leeder liicht verdréit gëtt. Den Ënnerscheed ass direkt mam Parallelkabel fir d'Hausaufgaben ze vermeiden, fir Verstauchungen vum Leeder ze vermeiden. Wéi mir all wëssen, ginn SAS, SFP+ etc. am Moment an Héichgeschwindegkeetsleitungen ënnerscheet. Et ass genuch ze weisen, datt seng Leeschtung méi héich muss sinn wéi déi vun der Strangversioun. Eng wichteg Roll vun der Héichfrequenz-Datenleitung ass d'Iwwerdroe vun Datensignaler. Mee wa mir se benotzen, kënne verschidde chaotisch Interferenzinformatiounen optrieden. Loosst eis emol doriwwer nodenken, ob dës Interferenzsignaler an den banneschten Leeder vun der Datenleitung kommen an dat ursprénglecht Signal iwwerlageren. Ass et dann méiglech, datt dat ursprénglecht Signal gestéiert oder geännert gëtt, wat zu engem nëtzleche Signalverloscht oder Problemer féiere kann? Den Ënnerscheed vun der Aluminiumfolieschicht ass, datt se Informatioun un eis iwwerdroe fir d'Roll vun engem Schutz- a Schutzschirm ze spillen, deen d'Interferenz vun onofhängege Signaler vun ausserhalb fir d'Iwwerdroung reduzéiert. D'Haaptmaterial vum Packagegurt an d'Aluminiumfolie-Pullmaterial ass d'Benotzung vun Aluminiumfolie fir d'Dichtung an d'Schirmung, eng Säit- oder zweesäiteg Beschichtung op der Plastikfolie, LU:SU Kompositfolie, déi als Schutzschirm vum Kabel benotzt gëtt. Kabelfolie brauch manner Ueleg op der Uewerfläch, keng Lächer an héich mechanesch Eegeschaften. De Prozess vum Wéckelen besteet doran, zwee isoléiert Kärdrot an Äerddrot duerch eng Wéckelmaschinn zesummenzebréngen. Gläichzäiteg ginn eng Schicht Aluminiumfolie an eng Schicht selbstklebend Polyesterband um baussenzege Brout benotzt fir d'Drotpaar ofzeschützen an d'Struktur vun de Wéckelkärdrot ze stabiliséieren. Dëse Prozess huet e wichtegen Afloss op d'Droteigenschaften, dorënner Impedanz, Verzögerungsënnerscheed, Dämpfung, well dëst strikt no Handwierksufuerderunge produzéiert muss ginn, Tester op elektresch Eegeschafte duerchgefouert ginn, fir sécherzestellen, datt de Wéckelkärdrot den Ufuerderungen entsprécht. Natierlech hunn net all Datenleitungen zwou Schutzschichten. E puer hunn méi Schichten, anerer nëmmen eng Schicht oder guer keng. Abschirmung ass eng metallesch Trennung tëscht zwou raimleche Regiounen, fir d'Induktioun an d'Ausstralung vun elektreschen, magneteschen an elektromagnetesche Wellen vun enger Regioun an déi aner ze kontrolléieren. Méi genee gesot, de Leederkär ass vun engem Abschirmkierper ëmginn, fir ze verhënneren, datt se vum externen elektromagnetesche Feld/Interferenzsignal beaflosst ginn, an fir ze verhënneren, datt d'Stéierungselektromagnetfeld/-Signal sech no baussen ausbreet. Den USB-Differenzpaar-Héichfrequenzsignaltester kënnen dem koaxialen, Differenzpaar-USB4-Kabel vergläichbar sinn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 16. August 2022
