Әмбебап сериялық шина (USB) әлемдегі ең әмбебап интерфейстердің бірі болуы мүмкін. Ол бастапқыда Intel және Microsoft компанияларымен іске қосылған және мүмкіндігінше ыстық қосылып, ойнату мүмкіндігін ұсынады. 1994 жылы USB интерфейсі енгізілгеннен бері, 26 жылдық дамудан кейін, USB 1.0/1.1, USB2.0, USB 3.x арқылы қазіргі USB4-ке дейін дамыды; Тарату жылдамдығы да 1,5 Мбит/с-тан соңғы 40 Гбит/с-қа дейін өсті. Қазіргі уақытта жаңадан шығарылған смартфондар негізінен Type-C интерфейсін қолдайды, сонымен қатар ноутбуктар, сандық камералар, ақылды динамиктер, мобильді қуат көздері және басқа да құрылғылар TYPE-C сипаттамасының USB интерфейсін қабылдай бастады, ол автомобиль саласына сәтті енгізілді. USB-A орнына Tesla компаниясының жаңа Model 3-інде USBB-C порттары бар, ал Apple компаниясы деректерді беру және зарядтау үшін macBooks және AirPods Pro құрылғыларын таза USB Type-C порттарына толығымен түрлендірді. Сонымен қатар, ЕО талаптарына сәйкес, Apple болашақ iPhone15-те USB type-c интерфейсін де пайдаланады және USB4 болашақ нарықтағы негізгі өнім интерфейсі болатыны сөзсіз.
USB4 кабельдеріне қойылатын талаптар
Жаңа USB4-тегі ең үлкен өзгеріс - Intel компаниясы usb-if-пен бөліскен Thunderbolt хаттамасының сипаттамасын енгізу. Қос арна арқылы жұмыс істейтіндіктен, өткізу қабілеті екі еселеніп, 40 Гбит/с дейін артады, ал туннельдеу бірнеше деректер мен дисплей хаттамаларын қолдайды. Мысал ретінде PCI Express және DisplayPort-ты айтуға болады. Сонымен қатар, USB4 жаңа негізгі хаттаманың енгізілуімен жақсы үйлесімділікті сақтайды, USB3.2/3.1/3.0/2.0, сондай-ақ Thunderbolt 3-пен кері үйлесімді. Нәтижесінде, USB4 бүгінгі күнге дейін ең күрделі USB стандартына айналды, бұл дизайнерлерден USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C және USB Power Delivery сипаттамаларын түсінуді талап етеді. Сонымен қатар, дизайнерлер PCI Express және DisplayPort сипаттамаларын, сондай-ақ USB4 DisplayPort режимімен үйлесімді жоғары ажыратымдылықтағы мазмұнды қорғау (HDCP) технологиясын түсінуі керек, ал бізге таныс кабельдер мен қосқыштар USB4 кабелінің дайын өнімдерінің электрлік өнімділік талаптарына сай болу үшін жоғары талаптарға ие.
USB4 коаксиалды нұсқасы кенеттен пайда болды
USB3.1 10G дәуірінде көптеген өндірушілер жоғары жиілікті өнімділік талаптарын қанағаттандыру үшін коаксиалды құрылымды қабылдады. Коаксиалды нұсқа бұрын USB серияларында қолданылмаған, оның қолданылу сценарийлері негізінен ноутбук, ұялы телефон, GPS, өлшеу құралы, Bluetooth технологиясы және т.б. Кабель сипаттамасының жалпы қолданылуы медициналық коаксиалды желі, тефлон коаксиалды электронды желі, радиожиілікті коаксиалды сымдар және т.б. болып табылады, нарықтың көлемдік шығындарды бақылау талаптарымен, USB3.1 дәуірінде өнімнің өнімділігін қанағаттандыру үшін сымдарды тарту нарықты тез жаулап алды, бірақ USB4 нарығының жоғары жиілікті беріліс талаптары барған сайын қатаңдана түсті, ал жоғары жылдамдықты беріліс сымының кедергілерге қарсы қабілеті мен электрлік тұрақтылығы жоғары болды. Жоғары жиілікті берілістің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін қазіргі негізгі USB4 әлі де негізгі коаксиалды нұсқа болып табылады, коаксиалды өндіріс және өндіріс процесі күрделі процесс болып табылады, жоғары жиілікті және жоғары жылдамдықты қолдануды шешу үшін тиісті өндірістік жабдықтар мен жетілген және тұрақты өндіріс процесі қажет. Өнімді өндіруде, материалды таңдауда, процесс параметрлерінде және процесті басқаруда, мамандандырылған зертханалық сынақтардың электрлік параметрлері коаксиалды құрылымның дамуындағы кедергілерде маңызды рөл атқарады, сонымен қатар (материал құны, өңдеу құны қымбат) басқа да жақсы, бірақ нарықтың дамуы әрқашан ең үлкен партиялық бағаға қалай жетуге болатынына байланысты. Жұптық нұсқа әрқашан коаксиалды даму саласындағы зерттеулер мен әзірлемелер мен серпілістердің алшақтығында болды.
Оны коаксиалды желінің құрылымынан, ішінен сыртына қарай, сәйкесінше көруге болады: орталық өткізгіш, оқшаулағыш қабат, сыртқы өткізгіш қабат (металл тор), сым қабығы. Коаксиалды кабель - екі өткізгіштен тұратын композиттік материал. Коаксиалды кабельдің орталық сымы сигналдарды беру үшін қолданылады. Металл қорғаныс торы екі рөл атқарады: бірі - сигналға ток тізбегін ортақ жерге қосу ретінде қамтамасыз ету, ал екіншісі - электромагниттік шудың сигналға кедергісін басу үшін қорғаныс торы ретінде. Орталық сым мен қорғаныс торы жартылай көбіктенетін полипропилен оқшаулағыш қабаты арасындағы оқшаулағыш қабат кабельдің өткізу сипаттамаларын анықтайды және ортаңғы сымды тиімді қорғайды, қымбат болуының себебі бар.
USB4 бұралған жұп нұсқасы келе ме?
Электрондық тізбектер жоғары жиіліктерде жұмыс істегендіктен, электрондық компоненттердің электрлік сипаттамаларын меңгеру қиындай түседі. Компонент өлшемі немесе бүкіл тізбек өлшемі жұмыс жиілігінің толқын ұзындығымен салыстырғанда бірден үлкен болғанда, тізбектің индуктивтілік сыйымдылығының мәні немесе компоненттер материалдық қасиеттердің паразиттік әсеріне және т.б. әсер еткенде, тіпті сым жұп құрылымын қолданған кезде де, негізгі жиілік параметрлерін сынау тұтынушылардың талаптарын қанағаттандыра алмайды және құрылымның коаксиалды нұсқасына қарағанда икемді және оның диаметрі алыс. Неліктен USB жұбын топтап қолдана алмаймын? Жалпы, кабельді пайдалану жиілігі неғұрлым жоғары болса, сигналдың толқын ұзындығы соғұрлым қысқа болады және қиғаш қадам неғұрлым кіші болса, тепе-теңдік әсері соғұрлым жақсы болады. Дегенмен, тым кішкентай қосылу қадамы төмен өндірістік тиімділікке және оқшауланған өзек сымының созылуына әкеледі. Желі жұбының қадамы өте аз, бұралу саны көп, ал қимадағы бұралу кернеуі айтарлықтай шоғырланған, бұл оқшаулағыш қабаттың елеулі деформациясы мен зақымдалуына әкеледі, сайып келгенде электромагниттік өрістің бұрмалануына әкеледі, бұл SRL мәні мен әлсіреу сияқты кейбір электрлік көрсеткіштерге әсер етеді. Оқшаулаудың эксцентриситеті болған кезде, өткізгіштер арасындағы қашықтық оқшаулағыш бір сызықтың айналуы мен айналуына байланысты мерзімді түрде өзгеріп отырады, бұл импеданстың мерзімді ауытқуына әкеледі. Ауытқу кезеңі салыстырмалы түрде ұзақ. Жоғары жиілікті берілісте бұл баяу өзгерісті электромагниттік толқындар анықтап, қайтару шығынының мәніне әсер етуі мүмкін. USB4 жұп нұсқасын топтап пайдалануға болмайды.
Жерге емес, бірақ өлім коаксиалын пайдаланғыңыз келмейді, сондықтан адамдар USB4 экрандауының айырмашылығын тексере бастады, өнімді жасаудың ең үлкен кемшілігі - өткізгішті оңай бұрау және параллель пакетпен тікелей үй тапсырмасы үшін айырмашылық, өткізгіштің созылуын болдырмау, қазіргі уақытта SAS, SFP + т.б. жоғары жылдамдықты желілерде қолданылады. Оның өнімділігі тізбекті нұсқадан жоғары болуы керек екенін көрсету жеткілікті, жоғары жиілікті деректер желісінің маңызды рөлі деректер сигналдарын беру болып табылады, бірақ біз оны қолданған кезде әртүрлі кедергілер туралы ақпарат пайда болуы мүмкін. Ойланайық, егер бұл кедергі сигналдары деректер желісінің ішкі өткізгішіне еніп, бастапқы берілетін сигналдың үстіне қойылса, бастапқы берілетін сигналға кедергі келтіру немесе өзгерту мүмкін бе, осылайша пайдалы сигналдың жоғалуына немесе проблемаларына әкелуі мүмкін бе? Алюминий фольга қабатының айырмашылығы - ақпаратты бізге беру үшін қорғаныс және экрандау рөлін атқарады, сыртқы тәуелсіз сигналдардың кедергісін азайту үшін қолданылады, негізгі қаптама таспасы және алюминий фольга тарту материалы алюминий фольганы тығыздау және экрандау, пластикалық пленкаға бір жақты немесе екі жақты жабын, кабельдің қалқаны ретінде қолданылатын композиттік фольга. Кабель фольгасының бетінде май аз, тесіктер жоқ және жоғары механикалық қасиеттер қажет. Орау процесі - екі оқшауланған өзек сымдары мен жерге қосу сымдарын орау машинасы арқылы жинау. Сонымен қатар, сым жұбын қорғау және орау өзек сымдарының құрылымын тұрақтандыру үшін сыртқы нанда алюминий фольга қабаты және өздігінен жабысатын полиэфир таспасы қабаты қолданылады. Бұл процесс сымның қасиетіне маңызды әсер етеді, соның ішінде импеданс, кідіріс айырмашылығы, әлсіреу, себебі бұл тек қолөнер талаптарына сәйкес жасалуы керек, электрлік қасиетіне сынақтан өтуі керек, орау өзек сымының талаптарға сәйкес келетініне көз жеткізу үшін. Әрине, барлық деректер желілерінде екі қабат экрандау болмайды. Кейбіреулерінде бірнеше қабат бар, кейбіреулерінде тек бір қабат бар немесе мүлдем жоқ. Қорғаныс – бұл электрлік, магниттік және электромагниттік толқындардың бір аймақтан екінші аймаққа индукциясы мен сәулеленуін басқару үшін екі кеңістіктік аймақ арасындағы металлдық бөліну. Нақтырақ айтқанда, өткізгіш өзегі сыртқы электромагниттік өрістің/кедергі сигналының әсеріне жол бермеу және кедергі электромагниттік өрістің/сигналдың сыртқа таралуына жол бермеу үшін қорғаныш денесімен қоршалған. USB дифференциалды жұптың жоғары жиілікті сигналын сынауды коаксиалды, дифференциалды жұп USB4 кабелімен салыстыруға болады.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 16 тамыз
