USB (Universal Serial Bus) er líklega eitt fjölhæfasta viðmót í heimi. Það var upphaflega þróað af Intel og Microsoft og býður upp á eins „hot plug and play“ og mögulegt er. Frá því að USB-viðmótið var kynnt til sögunnar árið 1994, eftir 26 ára þróun, í gegnum USB 1.0/1.1, USB 2.0 og USB 3.x, hefur það loksins þróast í núverandi USB4; flutningshraðinn hefur einnig aukist úr 1,5 Mbps í nýjustu 40 Gbps. Eins og er styðja ekki aðeins nýlega kynntir snjallsímar í grundvallaratriðum Type-C viðmót, heldur hafa einnig fartölvur, stafrænar myndavélar, snjallhátalarar, farsímaaflgjafar og önnur tæki byrjað að nota TYPE-C USB-viðmót, sem hefur verið kynnt með góðum árangri í bílaiðnaðinum. Í stað USB-A er nýja Model 3 frá Tesla með USB-C tengi, og Apple hefur breytt MacBooks og AirPods Pro sínum að fullu í eingöngu USB Type-C tengi fyrir gagnaflutning og hleðslu. Að auki, samkvæmt kröfum ESB, mun Apple einnig nota USB type-C tengi í framtíðar iPhone 15, og það er enginn vafi á því að USB4 verður aðal vöruviðmótið á framtíðarmarkaði.
Kröfur um USB4 snúrur
Stærsta breytingin á nýja USB4 er kynning á Thunderbolt samskiptareglunni sem Intel deildi með usb-if. Með tvöföldum tengjum tvöfaldast bandvíddin í 40 Gbps og Tunneling styður margar gagna- og skjásamskiptareglur. Dæmi eru PCI Express og DisplayPort. Að auki viðheldur USB4 góðri samhæfni við kynningu á nýju undirliggjandi samskiptareglunni, þar sem hún er afturábakssamhæf við USB3.2/3.1/3.0/2.0, sem og Thunderbolt 3. Fyrir vikið hefur USB4 orðið flóknasti USB staðallinn til þessa, sem krefst þess að hönnuðir skilji USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C og USB Power Delivery forskriftirnar. Að auki verða hönnuðir að skilja PCI Express og DisplayPort forskriftirnar, sem og HIGH-DEFINITION content Protection (HDCP) tækni sem er samhæf við USB4 DisplayPort stillinguna, og snúrurnar og tengin sem við þekkjum hafa hærri kröfur til að uppfylla rafmagnskröfur fullunninna USB4 snúrna.
Koaxial útgáfa af USB4 kom upp úr engu
Á tímum USB3.1 10G tóku margir framleiðendur upp koax-uppbyggingu til að uppfylla kröfur um hátíðniafköst. Koax-útgáfan hefur ekki verið notuð í USB-seríum áður og er aðallega notuð í fartölvum, farsímum, GPS-tækjum, mælitækjum, Bluetooth-tækni og fleiru. Algeng notkun snúrunnar er læknisfræðileg koax-lína, teflon koax-rafeindalína, útvarpsbylgjur koax-vírar og fleiru. Með kröfum markaðarins um kostnaðarstýringu í stórum stíl hefur markaðurinn náð hámarksafköstum á tímum USB3.1 þar sem strengjaframleiðsla hefur náð hraðari tökum á markaðnum. En með strangari kröfum um hátíðniflutning á USB4-markaði og háhraðaflutning þarfnast vírar sterkrar truflunargetu og stöðugleika í rafmagnsafköstum. Til að tryggja stöðugleika hátíðniflutnings er núverandi almenna USB4-útgáfan enn aðal koax-útgáfan. Framleiðslu- og framleiðsluferlið fyrir koax-snúrur er flókið ferli. Til að leysa hátíðni- og háhraðaforrit þarf viðeigandi framleiðslubúnað og þroskað og stöðugt framleiðsluferli. Í framleiðslu vörunnar gegna rafmagnsbreytur sérhæfðra rannsóknarstofuprófana lykilhlutverki í efnisvali, ferlisbreytur og ferlisstýringu. Í allri þróun samásabyggingarinnar er flöskuháls, auk annarra kosta (efniskostnaður, vinnslukostnaður dýr), en þróun markaðarins snýst alltaf um hvernig ná megi sem mestu lotuverði. Snúningsútgáfan hefur alltaf verið í fararbroddi rannsókna og þróunar og byltingar á samásaþróun.
Það má sjá af uppbyggingu koaxstrengsins, innan frá og út, talið frá: miðleiðari, einangrunarlag, ytra leiðandi lag (málmnet), vírhúð. Koaxstrengur er samsettur úr tveimur leiðurum. Miðvír koaxstrengsins er notaður til að senda merki. Málmskjöldunarnetið gegnir tveimur hlutverkum: annars vegar að veita straumlykkju fyrir merkið sem sameiginlega jörð og hins vegar að bæla niður truflanir rafsegulsviðs á merkið sem skjöldunarnet. Miðvírinn og skjöldunarnetið eru hálffreyðandi pólýprópýlen einangrunarlag milli miðvírsins og skjöldunarnetsins, sem ákvarðar flutningseiginleika snúrunnar og verndar miðvírinn á áhrifaríkan hátt, sem hefur dýrar ástæður.
USB4 snúin par útgáfa væntanleg?
Þar sem rafrásir starfa við hærri tíðni verður erfiðara að ná tökum á rafmagnseiginleikum rafeindaíhluta. Þegar stærð íhluta eða heildarstærð rafrásarinnar er meiri en einn, samanborið við bylgjulengd rekstrartíðninnar, er rafrýmd rafrásarinnar eða efniseiginleikar íhlutanna undir áhrifum sníkjudýra, jafnvel þegar við notum víraparabyggingu, geta grunn tíðnibreytur prófanir ekki uppfyllt kröfur viðskiptavina og eru sveigjanlegri en koaxískar útgáfur af uppbyggingunni og þvermál hennar er miklu meira. Af hverju get ég ekki notað USB-par í lotum? Almennt séð, því hærri sem tíðnin er, því styttri er bylgjulengd merkisins og því minni sem skekkjuhæðin er, því betri er jafnvægisáhrifin. Hins vegar mun of lítill skarðhæð leiða til lægri framleiðsluhagkvæmni og tognunar á einangruðum kjarnavír. Stig línuparsins er mjög lítið, fjöldi snúninga er mikill og snúningsálagið á þversniðinu er mjög einangrað, sem leiðir til alvarlegrar aflögunar og skemmda á einangrunarlaginu og að lokum veldur röskun á rafsegulsviðinu, sem hefur áhrif á sumar rafmagnsvísbendingar eins og SRL gildi og hömlun. Þegar einangrun er ójöfn breytist fjarlægðin milli leiðara reglulega vegna snúnings og hreyfingar einangrunarlínunnar, sem veldur reglubundnum sveiflum í impedansi. Sveiflutímabilið er tiltölulega langt. Í hátíðniflutningi geta rafsegulbylgjur greint þessa hægu breytingu og haft áhrif á tapið á endurkomu. Ekki er hægt að nota USB4 parútgáfuna í lotum.
Ekki jarðtengdur, en ég vil ekki nota dauðasamása, svo fólk fór að kanna mismunandi leiðir til að vernda USB4. Stærsti gallinn er að leiðarinn snýst auðveldlega og munurinn er á samsíða pakkanum til að forðast tognun. Eins og við öll vitum eru SAS og SFP+ notaðir í háhraðalínum. Þetta sýnir að afköstin verða að vera betri en strandaðar útgáfur. Mikilvægt hlutverk hátíðnigagnalína er að senda gagnamerki, en þegar við notum þær geta komið fram alls konar truflanir. Við skulum íhuga hvort þessi truflun komist inn í leiðara gagnalínunnar og leggst ofan á upprunalega merkið, er þá mögulegt að trufla eða breyta upprunalega merkinu og valda gagnlegu merkjatapi eða vandamálum? Munurinn á álpappírslaginu er að það flytur upplýsingar til okkar sem verndandi og skjöldur, sem er notað til að draga úr truflunum frá utanaðkomandi sjálfstæðum merkjum við sendingu. Aðalefni pakkningarbeltisins og álpappírsþrýstibúnaðurinn er úr álpappír til að innsigla og skjölda, einhliða eða tvíhliða húðun á plastfilmunni, sem er lu:su samsett filma sem notuð er sem skjöldur fyrir kapalinn. Kapalfilman krefst minni olíu á yfirborðinu, engin göt og hefur mikla vélræna eiginleika. Vefjaferlið felst í því að safna tveimur einangruðum kjarnavírum og jarðvírum saman í gegnum vafningsvél. Á sama tíma er lag af álpappír og lag af sjálflímandi pólýesterbandi notað á ytra byrðina til að verja vírparið og stöðuga uppbyggingu vafningskjarnavíranna. Þetta ferli hefur mikilvæg áhrif á eiginleika vírsins, þar á meðal impedans, seinkunarmun og deyfingu, því þetta verður að framleiða stranglega samkvæmt kröfum handverksins og framkvæma prófanir á rafmagnseiginleikum til að tryggja að vafningur kjarnavírsins sé í samræmi við kröfur. Auðvitað eru ekki allar gagnalínur með tvö lög af skjöldun. Sumar hafa mörg lög, aðrar aðeins eitt lag eða enga. Skjöldun er málmskiljun milli tveggja svæða til að stjórna innleiðingu og geislun rafmagns-, segul- og rafsegulbylgna frá einu svæði til annars. Nánar tiltekið er kjarni leiðarans umkringdur skjöld til að koma í veg fyrir að hann verði fyrir áhrifum af utanaðkomandi rafsegulsviði/truflunum og til að koma í veg fyrir að truflun rafsegulsviðsins/merki dreifist út á við. Prófun á USB mismunadreifipörum á hátíðni merkjum er sambærileg við koaxial, mismunadreifipör USB4 snúru sem kemur.
Birtingartími: 16. ágúst 2022
