El Bus Serie Universal (USB) es probablemente una de las interfaces más versátiles del mundo. Originalmente desarrollado por Intel y Microsoft, ofrece la máxima compatibilidad con la tecnología "hot plug and play". Desde su introducción en 1994, tras 26 años de desarrollo, pasando por USB 1.0/1.1, USB 2.0 y USB 3.x, se ha desarrollado hasta llegar al actual USB 4. La velocidad de transmisión también ha aumentado de 1,5 Mbps a los 40 Gbps más recientes. Actualmente, no solo los smartphones de reciente lanzamiento son compatibles con la interfaz Tipo-C, sino que también ordenadores portátiles, cámaras digitales, altavoces inteligentes, fuentes de alimentación móviles y otros dispositivos han empezado a adoptar la interfaz USB Tipo-C, que se ha introducido con éxito en el sector de la automoción. En lugar de USB-A, el nuevo Model 3 de Tesla incorpora puertos USB-C, y Apple ha convertido por completo sus MacBooks y AirPods Pro a puertos USB-C puros para la transferencia y carga de datos. Además, de acuerdo con los requisitos de la UE, Apple también utilizará la interfaz USB tipo C en el futuro iPhone15, y no hay duda de que USB4 será la principal interfaz de producto en el mercado futuro.
Requisitos para cables USB4
El mayor cambio en el nuevo USB4 es la introducción de la especificación del protocolo Thunderbolt, que Intel compartió con usb-if. Al operar sobre enlaces duales, el ancho de banda se duplica a 40 Gbps, y la tunelización admite múltiples protocolos de datos y visualización, como PCI Express y DisplayPort. Además, USB4 mantiene una buena compatibilidad con la introducción del nuevo protocolo subyacente, siendo retrocompatible con USB 3.2/3.1/3.0/2.0, así como con Thunderbolt 3. Como resultado, USB4 se ha convertido en el estándar USB más complejo hasta la fecha, lo que requiere que los diseñadores comprendan las especificaciones de USB4, USB 3.2, USB 2.0, USB Tipo-C y USB Power Delivery. Además, los diseñadores deben comprender las especificaciones de PCI Express y DisplayPort, así como la tecnología de protección de contenido de alta definición (HDCP) compatible con el modo USB4 DisplayPort. Los cables y conectores que conocemos tienen requisitos más exigentes para cumplir con los requisitos de rendimiento eléctrico de los productos terminados de cable USB4.
Una versión coaxial del USB4 surgió de la nada
En la era USB3.1 10G, muchos fabricantes adoptaron la estructura coaxial para cumplir con los requisitos de rendimiento de alta frecuencia. La versión coaxial no se aplicó anteriormente en la serie USB, sus escenarios de aplicación son principalmente portátiles, teléfonos móviles, GPS, instrumentos de medición, tecnología Bluetooth, etc. La aplicación general de la descripción del cable es la línea coaxial médica, la línea electrónica coaxial de teflón, el cable coaxial de radiofrecuencia, etc., con los requisitos de control de costos a granel del mercado, en la era USB3.1 de trenzado para cumplir con el rendimiento del producto ocupan rápidamente el mercado, pero con el mercado USB4 para requisitos de transmisión de alta frecuencia cada vez más rigurosos, y la transmisión de alta velocidad necesita cable tiene una fuerte capacidad antiinterferente y estabilidad de rendimiento eléctrico, para garantizar la estabilidad de la transmisión de alta frecuencia, el USB4 convencional actual sigue siendo la principal versión coaxial, la producción coaxial y el proceso de fabricación es un proceso complejo, para resolver la aplicación de alta frecuencia y alta velocidad se requiere un equipo de producción apropiado y un proceso de producción maduro y estable. En la producción del producto, la selección del material, los parámetros del proceso y el control del proceso, los parámetros eléctricos de las pruebas de laboratorio especializadas juegan un papel clave, en todo el desarrollo del cuello de botella de la estructura coaxial, además de sus (costo del material, costo de procesamiento caro) otros son buenos, pero el desarrollo del mercado siempre gira en torno a cómo lograr el precio de lote más grande, el par de versiones torcidas siempre ha estado en la brecha de la investigación y el desarrollo coaxial y el avance.
La estructura del cable coaxial, de adentro hacia afuera, se puede observar: conductor central, capa aislante, capa conductora externa (malla metálica) y revestimiento de alambre. El cable coaxial es un compuesto de dos conductores. El cable central se utiliza para transmitir señales. La red metálica de apantallamiento cumple dos funciones: proporciona el bucle de corriente para la señal como tierra común y suprime la interferencia de ruido electromagnético. El cable central y la red de apantallamiento, entre la capa aislante de polipropileno semiespumante, determinan las características de transmisión del cable y protegen eficazmente el cable central. Su alto coste se debe a razones de alto coste.
¿Se aproxima la versión de par trenzado USB4?
A medida que los circuitos electrónicos operan a frecuencias más altas, las características eléctricas de los componentes electrónicos se vuelven más difíciles de controlar. Cuando el tamaño del componente o del circuito completo en comparación con la longitud de onda de la frecuencia de operación es mayor que uno, el valor de inductancia y capacitancia del circuito, o el efecto parásito de las propiedades del material de los componentes, etc., incluso utilizando la estructura de par de cables, las pruebas de los parámetros básicos de frecuencia no cumplen con los requisitos de los clientes, y su flexibilidad es mayor que la de la versión coaxial y su diámetro es mayor. ¿Por qué no se puede aplicar el par USB en lotes? En general, cuanto mayor sea la frecuencia de uso del cable, menor será la longitud de onda de la señal y menor el paso de sesgo, mejor será el efecto de equilibrio. Sin embargo, un paso de empalme demasiado pequeño reducirá la eficiencia de producción y provocará deformaciones en el cable con núcleo aislado. El paso del par de cables es muy pequeño, el número de torsiones es alto y la tensión de torsión en la sección se concentra gravemente, lo que provoca graves deformaciones y daños en la capa de aislamiento, lo que finalmente causa la distorsión del campo electromagnético y afecta a algunos indicadores eléctricos como el valor de la línea de referencia de seguridad (SRL) y la atenuación. Cuando existe excentricidad del aislamiento, la distancia entre los conductores cambia periódicamente debido a la rotación de la línea aislante, lo que provoca fluctuaciones periódicas de la impedancia. El período de fluctuación es relativamente largo. En transmisiones de alta frecuencia, este cambio lento puede detectarse mediante ondas electromagnéticas y afectar el valor de la pérdida de retorno. La versión de par USB4 no se puede utilizar en lotes.
No está conectado a tierra, pero no quiere usar su cable coaxial de muerte, por lo que la gente comenzó a verificar las diferentes formas de blindaje USB4 para hacer el producto. Para exprimir el mayor inconveniente es que el conductor se tuerce fácilmente, y la diferencia con el paquete paralelo directamente para la tarea, para evitar la torsión del conductor. Como todos sabemos, actualmente se UTILIZA la diferencia del SAS, SFP +, etc., que se utilizan en líneas de alta velocidad. Suficiente para demostrar que su rendimiento debe ser mayor que la versión trenzada. Una función importante de las líneas de datos de alta frecuencia es transmitir señales de datos, pero cuando las usamos alrededor pueden aparecer todo tipo de información de interferencia desordenada. Pensemos en si estas señales de interferencia ingresan al conductor interno de la línea de datos y se superponen a la señal transmitida original, ¿es posible interferir o cambiar la señal transmitida original, causando así la pérdida de señal útil o problemas? La diferencia entre la capa de papel de aluminio y la lámina de aluminio radica en su función de protección y apantallamiento, que reduce la interferencia de señales externas independientes durante la transmisión. El material principal de la correa del paquete y la lámina de aluminio se utilizan para sellar y apantallar el cable, con un recubrimiento de una o dos caras sobre la película de plástico. La lámina compuesta lu:su se utiliza como apantallamiento del cable. El apantallamiento del cable requiere menos aceite en la superficie, no presenta perforaciones y presenta altas propiedades mecánicas. El proceso de envoltura consiste en unir dos cables de núcleo aislados y los cables de tierra mediante una máquina de envoltura. Al mismo tiempo, se utiliza una capa de papel de aluminio y una capa de cinta de poliéster autoadhesiva en la capa exterior para apantallar el par de cables y estabilizar la estructura de los cables del núcleo de envoltura. Este proceso tiene un efecto importante en las propiedades del cable, como la impedancia, la diferencia de retardo y la atenuación, ya que debe producirse estrictamente según los requisitos del fabricante y se realizan pruebas de propiedades eléctricas para garantizar que el cable del núcleo de envoltura cumpla con los requisitos. Por supuesto, no todas las líneas de datos tienen dos capas de apantallamiento. Algunas tienen varias capas, otras solo una o ninguna. El blindaje es una separación metálica entre dos regiones espaciales para controlar la inducción y la radiación de ondas eléctricas, magnéticas y electromagnéticas de una región a otra. En concreto, el núcleo del conductor está rodeado por un blindaje para evitar que se vea afectado por el campo electromagnético externo o la señal de interferencia, y para evitar que este se propague. La prueba de señales de alta frecuencia de par diferencial USB puede compararse con la del cable coaxial USB4 de par diferencial.
Hora de publicación: 16 de agosto de 2022
