Kabel SAS Kecepatan Tinggi: Konektor dan Optimasi Sinyal

Kabel SAS Kecepatan Tinggi: Konektor dan Optimasi Sinyal

Spesifikasi Integritas Sinyal

Beberapa parameter utama integritas sinyal meliputi rugi penyisipan, interferensi silang ujung dekat dan ujung jauh, rugi pantulan, distorsi kemiringan dalam pasangan diferensial, dan amplitudo dari mode diferensial ke mode umum. Meskipun faktor-faktor ini saling terkait dan memengaruhi satu sama lain, kita dapat mempertimbangkan setiap faktor satu per satu untuk mempelajari dampak utamanya.
Kerugian Penyisipan
Rugi penyisipan (insertion loss) adalah pelemahan amplitudo sinyal dari ujung pengirim ke ujung penerima kabel, dan berbanding lurus dengan frekuensi. Rugi penyisipan juga bergantung pada ukuran kawat (wire gauge), seperti yang ditunjukkan pada grafik pelemahan di bawah ini. Untuk komponen internal jarak pendek yang menggunakan kabel 30 atau 28-AWG, kabel berkualitas tinggi harus memiliki pelemahan kurang dari 2 dB/m pada 1,5 GHz. Untuk SAS eksternal 6 Gb/s menggunakan kabel 10m, disarankan untuk menggunakan kabel dengan ukuran kawat rata-rata 24, yang memiliki pelemahan hanya 13 dB pada 3 GHz. Jika Anda ingin mencapai margin sinyal yang lebih besar pada kecepatan transfer data yang lebih tinggi, tentukan kabel dengan pelemahan yang lebih rendah pada frekuensi tinggi untuk kabel yang lebih panjang, seperti SFF-8482 dengan kabel POWER atau SlimSAS SFF-8654 8i.

Gangguan silang
Crosstalk mengacu pada jumlah energi yang ditransmisikan dari satu sinyal atau pasangan diferensial ke sinyal atau pasangan diferensial lainnya. Untuk kabel SAS, jika crosstalk ujung dekat (NEXT) tidak cukup kecil, hal itu akan menyebabkan sebagian besar masalah pada tautan. Pengukuran NEXT hanya dilakukan di satu ujung kabel, dan merupakan besarnya energi yang ditransfer dari pasangan sinyal transmisi keluaran ke pasangan penerima masukan. Pengukuran crosstalk ujung jauh (FEXT) dilakukan dengan menyuntikkan sinyal ke dalam pasangan transmisi di satu ujung kabel dan mengamati berapa banyak energi yang masih tertahan pada sinyal transmisi di ujung kabel lainnya. NEXT pada komponen dan konektor kabel biasanya disebabkan oleh isolasi pasangan diferensial sinyal yang buruk, mungkin karena soket dan steker, pentanahan yang tidak lengkap, atau penanganan yang tidak tepat pada area terminasi kabel. Perancang sistem perlu memastikan bahwa perakit kabel telah mengatasi ketiga masalah ini, seperti pada komponen seperti MINI SAS HD SFF-8644 atau OCuLink SFF-8611 4i.

Gambar 24, 26, dan 28 adalah kurva kerugian kabel 100Ω yang umum.

Untuk rakitan kabel berkualitas tinggi, nilai NEXT yang diukur sesuai dengan “SFF-8410 – Spesifikasi untuk Pengujian dan Persyaratan Kinerja Tembaga HSS” harus lebih rendah dari 3%. Sedangkan untuk parameter S, nilai NEXT harus lebih besar dari 28 dB.
Kerugian pengembalian
Return loss mengukur besarnya energi yang dipantulkan dari sistem atau kabel ketika sinyal dimasukkan. Energi yang dipantulkan ini menyebabkan penurunan amplitudo sinyal di ujung penerima kabel dan dapat menyebabkan masalah integritas sinyal di ujung pengirim, yang pada gilirannya dapat menyebabkan masalah interferensi elektromagnetik bagi sistem dan perancang sistem.
Kerugian balik ini disebabkan oleh ketidaksesuaian impedansi pada komponen kabel. Hanya dengan menangani masalah ini dengan sangat hati-hati, impedansi tidak akan berubah ketika sinyal melewati soket, colokan, dan terminal kabel, sehingga meminimalkan variasi impedansi. Standar SAS-4 saat ini memperbarui nilai impedansi dari ±10Ω pada SAS-2 menjadi ±3Ω. Kabel berkualitas tinggi harus mempertahankan persyaratan dalam toleransi nominal 85 atau 100 ± 3Ω, seperti SFF-8639 dengan SATA 15P atau Kabel MCIO 74 Pin.

Distorsi miring
Pada kabel SAS, terdapat dua jenis distorsi kemiringan (skew distortion): antara pasangan diferensial dan di dalam pasangan diferensial (teori integritas sinyal – sinyal diferensial). Secara teoritis, jika beberapa sinyal dimasukkan secara bersamaan di salah satu ujung kabel, sinyal tersebut seharusnya mencapai ujung lainnya secara bersamaan. Jika sinyal-sinyal ini tidak sampai secara bersamaan, fenomena ini disebut distorsi kemiringan kabel, atau distorsi kemiringan penundaan (delay-skew distortion). Untuk pasangan diferensial, distorsi kemiringan di dalam pasangan diferensial adalah penundaan antara dua konduktor pasangan diferensial, sedangkan distorsi kemiringan antara pasangan diferensial adalah penundaan antara dua set pasangan diferensial. Distorsi kemiringan yang lebih besar di dalam pasangan diferensial dapat memperburuk keseimbangan diferensial sinyal yang ditransmisikan, mengurangi amplitudo sinyal, meningkatkan jitter waktu, dan menyebabkan masalah interferensi elektromagnetik. Untuk kabel berkualitas tinggi, distorsi kemiringan di dalam pasangan diferensial harus kurang dari 10 ps, ​​seperti SFF-8654 8i hingga SFF-8643 atau kabel Anti-misalignment Insertion.
Interferensi elektromagnetik
Ada banyak penyebab masalah interferensi elektromagnetik pada kabel: pelindung yang buruk atau tanpa pelindung, metode pentanahan yang salah, sinyal diferensial yang tidak seimbang, dan lebih jauh lagi, ketidaksesuaian impedansi juga merupakan penyebabnya. Untuk kabel eksternal, pelindung dan pentanahan kemungkinan merupakan dua faktor terpenting yang perlu diperhatikan, seperti SFF-8087 dengan jaring merah atau kabel pentanahan jaring tembaga.
Biasanya, pelindung interferensi eksternal atau elektromagnetik harus berupa pelindung ganda berupa foil logam dan lapisan jalinan, dengan cakupan keseluruhan minimal 85%. Pada saat yang sama, pelindung ini harus terhubung ke jaket luar konektor, dengan koneksi lengkap 360°. Pelindung pasangan diferensial individual harus diisolasi dari pelindung eksternal, dan jalur penyaringannya harus diakhiri pada sinyal sistem atau ground DC untuk memastikan kontrol impedansi terpadu untuk komponen konektor dan kabel, seperti kabel konektor anti-potong atau tahan sobek SFF-8654 8i Full Wrap.