差動ペア USB4 ケーブル

ユニバーサル シリアル バス (USB) は、おそらく世界で最も多用途なインターフェイスの 1 つです。これは元々 Intel と Microsoft によって開始されたもので、可能な限りホットプラグ アンド プレイを特徴としています。1994 年に USB インターフェイスが導入されて以来、26 年間の開発を経て、USB 1.0/1.1、USB2.0、USB 3.x を経て、最終的に現在の USB4 にまで発展しました。伝送速度も1.5Mbpsから最新の40Gbpsまで高速化しました。現在、新しく発売されるスマートフォンが基本的にType-Cインターフェースをサポートするだけでなく、ノートパソコン、デジタルカメラ、スマートスピーカー、モバイル電源などの機器でもTYPE-C仕様のUSBインターフェースが採用され始めており、導入に成功しています。自動車分野へ。テスラの新しいモデル 3 には USB-A の代わりに usB-C ポートがあり、Apple は MacBook と AirPods Pro をデータ転送と充電のために純粋な USB Type-C ポートに完全に変換しました。さらに、EUの要件に従って、Appleは将来のiPhone15でもUSB type-cインターフェイスを使用する予定であり、USB4が将来の市場での主要な製品インターフェイスになることは間違いありません。

USB4 ケーブルの要件

新しい USB4 の最大の変更点は、Intel が usb-if と共有した Thunderbolt プロトコル仕様の導入です。デュアル リンク上で実行すると、帯域幅は 2 倍の 40 Gbps になり、トンネリングは複数のデータおよび表示プロトコルをサポートします。例には、PCI Express や DisplayPort が含まれます。さらに、USB4 は、新しい基盤プロトコルの導入と良好な互換性を維持し、USB3.2/3.1/3.0/2.0 および Thunderbolt 3 との下位互換性があります。その結果、USB4 はこれまでで最も複雑な USB 規格になりました。 、設計者は USB4、USB3.2、USB2.0、USB Type-C、および USB Power Delivery の仕様を理解する必要があります。さらに、設計者は、PCI Express と DisplayPort の仕様、および USB4 DisplayPort モードと互換性のある HIGH-DEFINITION コンテンツ保護 (HDCP) テクノロジを理解する必要があり、使い慣れたケーブルとコネクタには、要件を満たすためのより高い要件があります。 USB4 ケーブル完成品の電気的性能要件。

USB4 の同軸バージョンがどこからともなく登場しました

USB3.1 10G時代には、高周波性能の要求を満たすために多くのメーカーが同軸構造を採用しました。同軸バージョンは以前のUSBシリーズには適用されていませんでしたが、そのアプリケーションシナリオは主にノートブック、携帯電話、GPS、測定器、Bluetooth技術などです。ケーブル説明の一般的なアプリケーションは、医療用同軸線、テフロン同軸電子線、高周波同軸線、など、市場のバルクコスト管理要件により、USB3.1時代には製品の性能を満たすためのストランディングが急速に市場を占有しましたが、USB4市場では高周波伝送の要件がますます厳しくなり、高周波伝送の要件がますます厳しくなっています。高速伝送には、強力な抗干渉能力と電気的性能の安定性が必要です。高周波伝送の安定性を確保するために、現在主流の USB4 は依然として主要な同軸バージョンであり、同軸の生産と製造プロセスは複雑なプロセスであり、問​​題を解決します。高周波および高速のアプリケーションには、適切な生産設備と成熟した安定した生産プロセスが必要です。製品の製造、材料の選択、プロセスパラメータ、およびプロセス制御では、（材料コスト、高価な加工コスト）その他のパラメータに加えて、同軸構造の開発ボトルネック全体を通して、特殊な実験室テストの電気パラメータが重要な役割を果たします。それは良いことですが、市場の発展は常に最大のバッチ価格を達成する方法を中心に展開しており、ツイストバージョンのペアは常に同軸開発の研究開発とブレークスルーのギャップにありました。

同軸線路の構造を見ると、内側から外側に向かって、中心導体、絶縁層、外部導体層（金属メッシュ）、線皮となっています。同軸ケーブルは 2 つの導体で構成される複合体です。同軸ケーブルの中心線は信号の伝送に使用されます。金属シールドネットは、信号の電流ループを共通グランドとして提供することと、シールドネットとして信号への電磁ノイズの干渉を抑えることの2つの役割を果たします。中心線と半発泡ポリプロピレン絶縁層の間のシールドネットワーク、絶縁層はケーブルの伝送特性を決定し、中間線を効果的に保護しますが、高価には高価な理由があります。

USB4ツイストペアバージョンが登場?

電子回路がより高い周波数で動作するにつれて、電子部品の電気特性を把握することがより困難になります。動作周波数の波長に対する部品サイズや回路全体のサイズが1より大きい場合、回路のインダクタンス容量値、または部品の材料特性などの寄生効果により、ワイヤペア構造を使用している場合でも、基本的な周波数パラメータのテストは顧客の要件を満たすことができず、同軸バージョンの構造よりも柔軟性があり、直径が遠いため、ペアUSBをバッチで適用できないのはなぜですか?一般に、ケーブルの使用周波数が高くなるほど、信号の波長は短くなり、スキューピッチが小さくなるほど、バランス効果は高くなります。ただし、接続ピッチが小さすぎると生産効率が低下したり、絶縁芯線の折れが発生したりすることがあります。ラインペアのピッチは非常に小さく、ねじれの数が多く、その部分にねじり応力が集中するため、絶縁層に深刻な変形と損傷が発生し、最終的には電磁界の歪みを引き起こし、一部の製品に影響を与えます。 SRL値や減衰などの電気的インジケーター。絶縁偏心があると、絶縁単線の公転・自転により導体間距離が周期的に変化し、インピーダンスの周期変動が生じます。変動周期は比較的長いです。高周波伝送では、このゆっくりとした変化が電磁波によって検出され、リターンロス値に影響を与える可能性があります。USB4ペア版は一括使用できません。

アースには接続しないが、同軸を使用したくないため、人々は製品を行うUSB4シールド方法の違いを検証し始めました。最大の欠点は導体がねじれやすいことであり、パラレルパケットとの違いを宿題として直接検証するため、導体の捻挫を避けることは、周知のとおり、現在、SAS、SFP + などの違いを高速回線で使用しており、その性能がより線バージョンよりも高くなければならないことを示すのに十分であり、高周波データ回線の重要な役割はデータ信号を送信しますが、それを使用すると、あらゆる種類の厄介な干渉情報が表示される可能性があります。これらの干渉信号がデータ ラインの内部導体に入り、元の送信信号に重畳した場合、元の送信信号に干渉したり変更したりして、有用な信号の損失や問題が発生する可能性があるか考えてみましょう。アルミ箔層の違いは、保護とシールドの役割を果たすために情報を伝達し、伝送のための外部の独立した信号の干渉を減らすために使用されます。メインパッケージのベルト素材とアルミ箔プルはアルミ箔シールとシールドを使用します。 、プラスチックフィルムの片面または両面コーティング、ケーブルのシールドとして使用されるlu:su複合箔。ケーブル フォイルは、表面に必要な油が少なく、穴がなく、高い機械的特性を備えています。ラッピングのプロセスは、2 本の絶縁された芯線とアース線をラッピング機で一緒にまとめるというものです。同時に、外側のパンにアルミ箔の層と粘着ポリエステルテープの層を使用して、ワイヤペアをシールドし、芯線を巻く構造を安定させます。このプロセスは、インピーダンス、遅延差、減衰などのワイヤ特性に重要な影響を及ぼします。これは、厳密にクラフト要件に基づいて製造する必要があるため、ラップコアワイヤが要件に適合していることを確認するために、電気特性のテストを実施する必要があります。もちろん、すべてのデータ ラインに 2 層のシールドがあるわけではありません。複数のレイヤーがあるものもあれば、レイヤーが 1 つしかないもの、またはレイヤーがまったくないものもあります。シールドは、一方の領域から他方の領域への電気、磁気、電磁波の誘導と放射を制御するために、2 つの空間領域間を金属で分離するものです。具体的には、導体コアの周囲をシールド体で囲むことにより、外部の電磁界・妨害信号の影響を防止し、妨害電磁界・妨害信号が外部に拡散することを防止する。USB 差動ペアの高周波信号テストは、同軸、差動ペア USB4 ケーブルと同等のテストが可能です。