Universal Serial Bus (USB) mungkin merupakan salah satu antarmuka paling serbaguna di dunia. Awalnya diprakarsai oleh Intel dan Microsoft dan memiliki fitur hot plug and play yang memungkinkan. Sejak diperkenalkan pada tahun 1994, setelah 26 tahun pengembangan, melalui USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x, akhirnya berkembang menjadi USB 4 saat ini; kecepatan transmisi juga meningkat dari 1,5 Mbps menjadi 40 Gbps terbaru. Saat ini, tidak hanya ponsel pintar yang baru diluncurkan yang pada dasarnya mendukung antarmuka Type-C, tetapi juga komputer notebook, kamera digital, speaker pintar, power bank, dan perangkat lain telah mulai mengadopsi antarmuka USB spesifikasi TYPE-C, yang telah berhasil diperkenalkan ke bidang otomotif. Alih-alih USB-A, Tesla Model 3 yang baru memiliki port USB-C, dan Apple telah sepenuhnya mengubah MacBook dan AirPods Pro-nya menjadi port USB Type-C murni untuk transfer data dan pengisian daya. Selain itu, sesuai dengan persyaratan Uni Eropa, Apple juga akan menggunakan antarmuka USB Type-C di iPhone 15 mendatang, dan tidak diragukan lagi bahwa USB4 akan menjadi antarmuka produk utama di pasar masa depan.
Persyaratan untuk kabel USB4
Perubahan terbesar pada USB4 yang baru adalah pengenalan spesifikasi protokol Thunderbolt yang dibagikan Intel dengan usb-if. Dengan berjalan melalui tautan ganda, bandwidth digandakan menjadi 40Gbps, dan Tunnelling mendukung berbagai protokol data dan tampilan. Contohnya termasuk PCI Express dan DisplayPort. Selain itu, USB4 mempertahankan kompatibilitas yang baik dengan pengenalan protokol dasar baru, kompatibel dengan USB3.2/3.1/3.0/2.0, serta Thunderbolt 3. Akibatnya, USB4 telah menjadi standar USB paling kompleks hingga saat ini, yang mengharuskan perancang untuk memahami spesifikasi USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C, dan USB Power Delivery. Selain itu, perancang harus memahami spesifikasi PCI Express dan DisplayPort, serta teknologi perlindungan konten definisi tinggi (HDCP) yang kompatibel dengan mode DisplayPort USB4, dan kabel serta konektor yang kita kenal memiliki persyaratan yang lebih tinggi untuk memenuhi persyaratan kinerja listrik produk jadi kabel USB4.
Versi koaksial dari USB4 muncul entah dari mana.
Di era USB3.1 10G, banyak produsen mengadopsi struktur koaksial untuk memenuhi persyaratan kinerja frekuensi tinggi. Versi koaksial sebelumnya tidak diterapkan pada seri USB, skenario aplikasinya terutama untuk notebook, ponsel, GPS, alat ukur, teknologi Bluetooth, dll. Deskripsi aplikasi umum kabel ini adalah kabel koaksial medis, kabel elektronik koaksial teflon, kabel koaksial frekuensi radio, dll. Dengan persyaratan pengendalian biaya massal pasar, di era USB3.1, produk yang memenuhi kinerja tersebut dengan cepat menguasai pasar. Namun, dengan semakin ketatnya persyaratan transmisi frekuensi tinggi di pasar USB4, dan transmisi kecepatan tinggi membutuhkan kabel yang memiliki kemampuan anti-interferensi yang kuat dan stabilitas kinerja listrik, untuk memastikan stabilitas transmisi frekuensi tinggi, USB4 arus utama saat ini masih menggunakan versi koaksial. Proses produksi dan pembuatan koaksial merupakan proses yang kompleks, untuk mengatasi aplikasi frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi membutuhkan peralatan produksi yang sesuai dan proses produksi yang matang dan stabil. Dalam produksi produk, pemilihan material, parameter proses dan kontrol proses, serta parameter listrik dari pengujian laboratorium khusus memainkan peran kunci. Sepanjang pengembangan, hambatan utama struktur koaksial adalah, selain (biaya material, biaya pemrosesan yang mahal) faktor lain yang baik, tetapi pengembangan pasar selalu berputar pada bagaimana mencapai harga grosir terbesar. Versi pasangan putar selalu berada di celah penelitian dan pengembangan koaksial serta terobosan yang ada.
Dari struktur kabel koaksial, dari dalam ke luar, dapat dilihat bahwa komponennya terdiri dari: konduktor pusat, lapisan isolasi, lapisan konduktif luar (jaringan logam), dan lapisan pelindung kawat. Kabel koaksial merupakan komposit yang terdiri dari dua konduktor. Kawat pusat kabel koaksial digunakan untuk mengirimkan sinyal. Jaringan pelindung logam memiliki dua peran: pertama, menyediakan loop arus untuk sinyal sebagai ground bersama, dan kedua, menekan interferensi kebisingan elektromagnetik terhadap sinyal sebagai jaringan pelindung. Kawat pusat dan jaringan pelindung dipisahkan oleh lapisan isolasi polipropilen semi-berbusa. Lapisan isolasi ini menentukan karakteristik transmisi kabel dan secara efektif melindungi kawat pusat, sehingga harganya mahal.
Apakah versi USB4 twisted pair akan segera hadir?
Saat sirkuit elektronik beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi, karakteristik listrik komponen elektronik menjadi lebih sulit dikuasai. Ketika ukuran komponen atau ukuran seluruh sirkuit dibandingkan dengan panjang gelombang frekuensi operasi lebih besar dari satu, nilai induktansi dan kapasitansi sirkuit, atau efek parasitik komponen dari sifat material dan sebagainya, bahkan ketika kita menggunakan struktur pasangan kawat, pengujian parameter frekuensi dasar tidak dapat memenuhi persyaratan pelanggan, dan struktur versi koaksial yang lebih fleksibel dan diameternya jauh lebih besar, mengapa saya tidak dapat menerapkan pasangan USB dalam jumlah besar? Secara umum, semakin tinggi frekuensi penggunaan kabel, semakin pendek panjang gelombang sinyal, dan semakin kecil pitch miring, semakin baik efek keseimbangannya. Namun, pitch sambungan yang terlalu kecil akan menyebabkan efisiensi produksi rendah dan kerusakan kawat inti berisolasi. Pitch pasangan kawat sangat kecil, jumlah puntiran banyak, dan tegangan puntiran pada penampang terkonsentrasi secara serius, mengakibatkan deformasi dan kerusakan serius pada lapisan isolasi, dan akhirnya menyebabkan distorsi medan elektromagnetik, yang memengaruhi beberapa indikator listrik seperti nilai SRL dan redaman. Ketika terjadi eksentrisitas isolasi, jarak antar konduktor berubah secara periodik karena revolusi dan rotasi jalur tunggal isolasi, yang menyebabkan fluktuasi impedansi secara periodik. Periode fluktuasi relatif panjang. Dalam transmisi frekuensi tinggi, perubahan lambat ini dapat dideteksi oleh gelombang elektromagnetik dan memengaruhi nilai rugi balik (return loss). Versi pasangan USB4 tidak dapat digunakan secara massal.
Tidak sampai ke tanah, tetapi tidak ingin menggunakan kabel koaksial yang sudah rusak, jadi orang-orang mulai memverifikasi perbedaan cara pelindung USB4 untuk membuat produk, untuk mengatasi kelemahan terbesar adalah konduktor yang mudah terpelintir, dan perbedaan dengan paket paralel langsung untuk pekerjaan rumah, menghindari keseleo konduktor, seperti yang kita semua ketahui, saat ini perbedaan SAS, SFP+ dll digunakan pada jalur kecepatan tinggi, Cukup untuk menunjukkan bahwa kinerjanya pasti lebih tinggi daripada versi terpilin, peran penting dari jalur data frekuensi tinggi adalah untuk mengirimkan sinyal data, tetapi ketika kita menggunakannya di sekitarnya mungkin muncul berbagai macam informasi interferensi yang berantakan. Mari kita pikirkan jika sinyal interferensi ini masuk ke konduktor dalam jalur data dan tumpang tindih dengan sinyal yang ditransmisikan semula, apakah mungkin untuk mengganggu atau mengubah sinyal yang ditransmisikan semula, sehingga menyebabkan kehilangan sinyal yang berguna atau masalah? Perbedaan lapisan foil aluminium adalah kemampuannya untuk mentransfer informasi kepada kita, berperan sebagai pelindung dan perisai, digunakan untuk mengurangi interferensi sinyal independen eksternal untuk transmisi. Bahan utama sabuk kemasan dan tarikan foil aluminium menggunakan penyegelan dan pelindung foil aluminium, lapisan satu sisi atau dua sisi pada film plastik, foil komposit lu:su yang digunakan sebagai pelindung kabel. Foil kabel membutuhkan lebih sedikit minyak di permukaan, tidak berlubang, dan memiliki sifat mekanik yang tinggi. Proses pembungkusannya adalah menggabungkan dua kawat inti berisolasi dan kawat ground bersama-sama melalui mesin pembungkus. Pada saat yang sama, lapisan foil aluminium dan lapisan pita poliester perekat diri pada lapisan luar digunakan untuk melindungi pasangan kawat dan menstabilkan struktur kawat inti yang dibungkus. Proses ini memiliki efek penting pada sifat kawat, termasuk impedansi, perbedaan penundaan, dan redaman, karena ini harus diproduksi secara ketat sesuai persyaratan pengerjaan, pengujian sifat listrik dilakukan untuk memastikan kawat inti yang dibungkus sesuai dengan persyaratan. Tentu saja, tidak semua jalur data memiliki dua lapisan pelindung. Beberapa memiliki beberapa lapisan, beberapa hanya memiliki satu lapisan, atau tidak sama sekali. Pelindung (shielding) adalah pemisah logam antara dua wilayah spasial untuk mengontrol induksi dan radiasi gelombang listrik, magnetik, dan elektromagnetik dari satu wilayah ke wilayah lainnya. Secara spesifik, inti konduktor dikelilingi oleh badan pelindung untuk mencegahnya terpengaruh oleh medan elektromagnetik/sinyal interferensi eksternal, dan untuk mencegah medan elektromagnetik/sinyal interferensi menyebar ke luar. Pengujian sinyal frekuensi tinggi pasangan diferensial USB dapat dibandingkan dengan kabel koaksial, kabel USB4 pasangan diferensial akan segera hadir.
Waktu posting: 16 Agustus 2022
