高速回線向けSAS入門

SAS（Serial Attached SCSI）は、SCSIテクノロジーの新世代です。これは、一般的なSerial ATA（SATA）ハードディスクと同じです。シリアルテクノロジーを使用して、接続線を短くすることで、より高い伝送速度と内部スペースの改善を実現します。裸線については、現在、主に電気的性能から区別され、6Gと12G、SAS4.0 24Gに分けられますが、主流の製造プロセスは基本的に同じです。今日は、Mini SAS裸線の紹介と製造プロセス制御パラメータを共有します。SAS高周波線では、インピーダンス、減衰、ループ損失、クロスウィッシュなどの伝送指標が最も重要であり、SAS高周波線の動作周波数は一般的に2.5GHz以上の高周波です。では、高品質の高速SAS線を製造する方法を見てみましょう。

SASケーブル構造定義

高周波通信ケーブルの低損失は、通常、絶縁材料として発泡ポリエチレンまたは発泡ポリプロピレンを使用し、絶縁導体2本と接地線（市場には2本二重構造のメーカーもある）をケーブル内に挿入し、絶縁導体と接地線をアルミ箔とラミネートポリエステルベルトで巻いて、絶縁プロセス設計とプロセス制御、高速伝送の構造と電気的性能要件、伝送理論に基づいて構築されます。

導体に対する要件

高周波伝送線路でもあるSASの場合、各部の構造的均一性がケーブルの伝送周波数を決定する重要な要素となります。したがって、高周波伝送線路の導体として、表面は丸く滑らかで、内部の格子配列構造は均一かつ安定しており、長さ方向の電気的性能の均一性を確保する必要があります。また、導体は比較的低い直流抵抗を持つ必要があります。同時に、配線、機器、またはその他のデバイスによる内部導体の周期的または非周期的な曲げ、変形、損傷などを避ける必要があります。高周波伝送線路では、導体抵抗はケーブル減衰（高周波パラメータ基本文書01 - 減衰）が主な要因であり、導体抵抗を低減する方法は2つあります。導体直径を大きくする、抵抗率の低い導体材料を選択する。導体直径を大きくすると、特性インピーダンスの要件を満たすために、絶縁体と完成品の外径もそれに応じて大きくする必要があり、コストが増加し、加工が不便になります。一般的に使用される低抵抗の導電性材料は銀であり、理論的には銀導体を使用することで完成品の直径が小さくなり、優れた性能を発揮しますが、銀の価格は銅の価格よりもはるかに高いため、コストが高すぎて生産できません。そこで、価格と低抵抗を両立させるために、表皮効果を利用してケーブル導体を設計しました。現在、SAS 6Gは錫メッキ銅導体を使用して電気的性能を満たしていますが、SAS 12Gと24Gは銀メッキ導体の使用を開始しています。

導体内に交流電流または交流電磁界が存在する場合、導体内で電流分布の不均一性が発生します。導体表面からの距離が増加するにつれて、導体内の電流密度は指数関数的に減少します。つまり、導体内の電流は導体表面に集中します。電流の方向に垂直な断面から見ると、導体中心部の電流強度はほぼゼロ、つまり電流はほとんど流れておらず、導体端部のみにわずかな電流が流れます。簡単に言えば、電流は導体の「表皮」部分に集中するため、表皮効果と呼ばれ、この効果は基本的に、変化する電磁界が導体内部に渦状の電場を生成し、それが元の電流を打ち消すことによって生じます。表皮効果により、交流の周波数が増加すると導体の抵抗が増加し、結果として電線の電流伝送効率が低下し、金属資源が消費されます。しかし、高周波通信ケーブルの設計においては、この原理を利用し、表面に銀メッキを施すことで、金属消費量を削減しつつ、同等の性能要件を満たすことができ、コスト削減につながります。

断熱要件

絶縁媒体は均一でなければならず、導体と同じでなければなりません。誘電率Sと誘電損失の正接角を低くするために、SASケーブルは通常PPまたはFEPで絶縁され、一部のSASケーブルは発泡体で絶縁されます。発泡度が45%を超えると、化学発泡は困難になり、発泡度も不安定になるため、12Gを超えるケーブルは物理発泡を採用する必要があります。

物理的に発泡させた内皮の主な機能は、導体と絶縁体間の密着性を高めることです。絶縁層と導体の間には一定の密着性が確保されていなければならず、そうでなければ絶縁層と導体の間に空気層が形成され、誘電率εと誘電損失の正接角に変化が生じます。

ポリエチレン絶縁材はスクリューを通して先端まで押し出され、先端出口で突然大気圧にさらされ、穴と連結気泡が形成されます。その結果、導体とダイ開口部の間の隙間でガスが放出され、導体の表面に沿って長い気泡穴が形成されます。上記の2つの問題を解決するには、発泡層を同時に押し出す必要があります。薄いスキンが内層に押し込まれ、導体の表面に沿ってガスが放出されるのを防ぎ、内層が気泡を密封して伝送媒体の均一な安定性を確保し、ケーブルの減衰と遅延を低減し、伝送線路全体で安定した特性インピーダンスを確保します。内皮の選択については、高速生産条件下での薄肉押出の要件を満たす必要があり、つまり、材料は優れた引張特性を備えている必要があります。LLDPEはこの要件を満たす最良の選択肢です。

機器要件

絶縁芯線はケーブル製造の基礎であり、芯線の品質は後工程に非常に重要な影響を与えます。芯線を採用する工程では、芯線の均一性と安定性を確保し、芯線の直径、水中での静電容量、同心度などの工程パラメータを制御するために、製造設備にオンライン監視および制御機能が求められます。

差動配線を行う前に、自己粘着性ポリエステルベルトを加熱して溶融し、自己粘着性ポリエステルベルト上のホットメルト接着剤を接着する必要があります。ホットメルト部分は、実際のニーズに応じて加熱温度を適切に調整できる制御可能な温度電磁加熱予熱器を採用しています。一般的な予熱器には、垂直設置方法と水平設置方法があります。垂直予熱器はスペースを節約できますが、巻線が予熱器に入る前に、大きな角度の複数の調整ホイールを通過する必要があり、絶縁コア線とラッピングベルトの相対位置が変化しやすく、高周波伝送線の電気的性能が低下します。これに対し、水平予熱器はラッピング線ペアと同じ線上にあり、予熱器に入る前に、線ペアは国家アライメントの役割を果たす少数の調整ホイールを通過するだけで、ラッピング線は調整ホイールを通過する際に角度が変化しないため、絶縁コア線とラッピングベルトの位相編み位置の安定性が確保されます。水平型予熱器の唯一の欠点は、垂直型予熱器を備えた巻取機よりも設置スペースを多く必要とし、生産ラインが長くなることである。