高速回線向けSAS入門

SAS（Serial Attached SCSI）は、SCSI技術の新世代です。現在普及しているシリアルATA（SATA）ハードディスクと同じで、シリアル技術を採用し、接続線を短くすることで伝送速度の向上と内部スペースの削減を実現しています。裸線については、現在主に電気性能から区別し、6Gと12G、SAS4.0 24Gに分けられていますが、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ご紹介します。SAS高周波線の場合、インピーダンス、減衰、ループ損失、クロスツイスト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通常2.5GHz以上の高周波です。それでは、適切な高速SAS線の製造方法を見てみましょう。

SASケーブル構造の定義

高周波通信ケーブルの低損失は通常、発泡ポリエチレンまたは発泡ポリプロピレンを絶縁材料として作られ、2本の絶縁導体とアース線（市場では2本の双方向絶縁導体を使用するメーカーもあります）がケーブル内に挿入され、絶縁導体とアース線の外側にはアルミホイルと積層ポリエステルベルトが巻かれ、絶縁プロセス設計とプロセス制御が行われ、構造と電気的性能の要件は高速伝送と転送理論に従います。

指揮者への要件

高周波伝送線路でもある SAS の場合、各部の構造の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。そのため、高周波伝送線路の導体は、表面が丸く滑らかで、内部の格子配列構造が均一かつ安定していることが求められ、長さ方向の電気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がり、変形、損傷などを回避する必要があります。高周波伝送線路において、導体抵抗はケーブルの減衰（高周波パラメータ基本資料 01 – 減衰）によって発生する主な要因であり、導体抵抗を低減する方法は 2 つあります。導体径を大きくするか、抵抗率の低い導体材料を選択することです。導体径が大きくなると、特性インピーダンスの要件を満たすために、絶縁体および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。銀は一般的に低抵抗の導電材料として使用されますが、理論上は銀導体を使用すると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はるかに高いため、コストが高すぎて生産できません。そのため、価格と低抵抗を考慮できるように、表皮効果を利用してケーブル導体を設計しています。現在、SAS 6G では錫メッキ銅導体を使用して電気性能を満たし、SAS 12G と 24G では銀メッキ導体を使用し始めています。

導体に交流電流または交流電磁場がある場合、導体内で電流分布が不均一になる現象が発生します。導体の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の表面に集中します。電流の方向に垂直な断面から見ると、導体の中心部分の電流強度は基本的にゼロです。つまり、電流はほとんど流れず、導体の端の部分にのみサブフローがあります。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、変化する電磁場によって導体内に渦電場が生成され、元の電流が打ち消されることによって発生します。表皮効果により、交流電流の周波数が増加すると導体の抵抗が増加し、電線伝送の電流効率が低下し、金属資源が使用されますが、高周波通信ケーブルの設計では、この原理を利用して、表面に銀をメッキする方法で同じ性能要件を満たし、金属の消費量を削減するという前提でコストを削減することができます。

断熱要件

絶縁媒体は導体と同じ均一性を持つ必要があります。より低い誘電率Sと誘電損失角の正接を得るために、SASケーブルは通常PPまたはFEPで絶縁され、一部のSASケーブルでは発泡絶縁も使用されます。発泡度が45%を超えると化学発泡が困難になり、発泡度が安定しないため、12Gを超えるケーブルでは物理発泡を採用する必要があります。

物理発泡内皮層の主な機能は、導体と絶縁体間の接着性を高めることです。絶縁層と導体間には一定の接着性が確保されている必要があります。そうでなければ、絶縁層と導体間に空隙が形成され、誘電率（誘電損失）と誘電損失角の正接値が変化してしまいます。

ポリエチレン絶縁材料はスクリューを通してノーズに押し出され、ノーズ出口で急激に大気圧にさらされ、穴が形成されて気泡が連結されます。その結果、導体とダイ開口部の間の隙間にガスが放出され、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…薄い皮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、内層は気泡を密閉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。内皮を選択するには、高速生産条件下での薄肉押し出しの要件を満たす必要があります。つまり、材料は優れた引張特性を持っ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です。

機器要件

絶縁芯線はケーブル製造の基盤であり、その品質は後続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、生産設備にオンライン監視・制御機能を備えさせ、芯線の均一性と安定性を確保し、芯線の直径、水中静電容量、同心度などの工程パラメータを制御することが求められます。

差動配線を行う前に、粘着ポリエステルベルトを加熱し、粘着ポリエステルベルト上のホットメルト接着剤を溶融接着する必要があります。ホットメルト部には、温度制御可能な電磁加熱予熱器が採用されており、実際のニーズに応じて加熱温度を適切に調整できます。一般的な予熱器には、垂直と水平の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、巻線は予熱器に入る前に、角度の大きい複数の調整輪を通過する必要があり、絶縁芯線と巻線ベルトの相対位置が変化しやすく、高周波伝送線路の電気性能が低下します。一方、水平予熱器は巻線ペアと同じライン上にあり、予熱器に入る前に、線ペアは国家的な位置合わせの役割を持ついくつかの調整輪を通過するだけです。巻線編みは調整輪を通過する際に角度を変えないため、絶縁芯線と巻線ベルトの位相編み位置の安定性が確保されます。水平予熱器の唯一の欠点は、垂直予熱器を備えた巻き取り機よりも多くのスペースを占有し、生産ラインが長くなることです。