差分(fēn)对(duì)USB4線(xiàn)缆(lǎn)来(lái)啦​

用(yòng)串行總(zǒng)線(xiàn)（Universal Serial Bus，簡稱USB）可(kě)能(néng)是(shì)这(zhè)个(gè)世界上(shàng)通(tòng)用(yòng)的(de)接口(kǒu)之一(yī)，它(tā)初是(shì)由(yóu)英特(tè)爾與(yǔ)微软(ruǎn)倡導發(fà)起(qǐ)，特(tè)點(diǎn)是(shì)盡可(kě)能(néng)實(shí)现热(rè)插拔和(hé)即插即用(yòng)。USB接口(kǒu)自(zì)1994年(nián)推出(chū)以(yǐ)来(lái)，經(jīng)过(guò)26年(nián)的(de)發(fà)展(zhǎn)，經(jīng)过(guò)USB 1.0/1.1、USB2.0、USB 3.x，發(fà)展(zhǎn)到(dào)了(le)现在(zài)的(de)USB4；传輸速率也(yě)從開(kāi)始(shǐ)的(de)1.5Mbps，大(dà)幅提(tí)高(gāo)到(dào)了(le)40Gbps；目前(qián)不(bù)僅新(xīn)推出(chū)的(de)智能(néng)手(shǒu)機(jī)基本(běn)上(shàng)都支持(chí)Type-C接口(kǒu)了(le)，還(huán)有(yǒu)笔(bǐ)記(jì)本(běn)電(diàn)腦、數碼相機(jī)、智能(néng)音(yīn)箱(xiāng)、移動(dòng)電(diàn)源等等设備也(yě)都開(kāi)始(shǐ)采用(yòng)Type-C規格的(de)USB接口(kǒu)了(le)，到(dào)如(rú)今的(de)汽車領域也(yě)成(chéng)功導入(rù)，取(qǔ)代(dài) USB-A,特(tè)斯拉新(xīn)型 Model 3 也(yě)是(shì)采用(yòng) USB-C 端口(kǒu)，另(lìng)外(wài)蘋果(guǒ)也(yě)已經(jīng)完全(quán)将旗(qí)下(xià)的(de)MacBook，AirPods Pro改为(wèi)了(le)纯USB Type-C接口(kǒu)来(lái)讓用(yòng)戶传輸數據(jù)或(huò)充電(diàn)。而(ér)且(qiě)根(gēn)據(jù)歐盟的(de)要(yào)求，蘋果(guǒ)将会(huì)在(zài)未来(lái)的(de)iPhone15上(shàng)也(yě)采用(yòng)USB Type-C接口(kǒu)，USB4将是(shì)未来(lái)市(shì)场(chǎng)主(zhǔ)要(yào)产品接口(kǒu)是(shì)無須質(zhì)疑。

USB4線(xiàn)缆(lǎn)产品的(de)要(yào)求

新(xīn)的(de)USB4的(de)改變(biàn)是(shì)引入(rù)了(le)英特(tè)爾此(cǐ)前(qián)分(fēn)享給(gěi)USB-IF的(de)Thunderbolt雷(léi)電(diàn)協議規范，通(tòng)过(guò)双(shuāng)鍊(liàn)路(lù)運行，传輸带(dài)宽(kuān)又翻了(le)一(yī)番(fān)，达(dá)到(dào)了(le)40Gbps，而(ér)且(qiě)可(kě)通(tòng)过(guò)隧道（Tunnelling）传輸技術(shù)支持(chí)多(duō)種(zhǒng)數據(jù)和(hé)顯示協議，例如(rú)PCI Express和(hé)DisplayPort。此(cǐ)外(wài)，USB4在(zài)引入(rù)新(xīn)的(de)底层(céng)協議的(de)同(tóng)时(shí)，仍然保持(chí)了(le)良好(hǎo)的(de)兼容性(xìng)，可(kě)向(xiàng)下(xià)兼容USB3.2/3.1/3.0/2.0，以(yǐ)及(jí)雷(léi)電(diàn)3。也(yě)正(zhèng)是(shì)如(rú)此(cǐ)，USB4成(chéng)为(wèi)了(le)迄今为(wèi)止複雜的(de)USB标(biāo)準，從而(ér)要(yào)求设計(jì)者(zhě)必須要(yào)了(le)解(jiě)USB4、USB3.2、USB2.0、USB Type-C和(hé)USB Power Delivery技術(shù)規范。此(cǐ)外(wài)，设計(jì)者(zhě)還(huán)必須了(le)解(jiě)PCI Express和(hé)DisplayPort規范，以(yǐ)及(jí)與(yǔ)USB4 DisplayPort模式 适配的(de)高(gāo)清(qīng)內(nèi)容保護（HDCP）技術(shù)，而(ér)我(wǒ)们熟之的(de)線(xiàn)缆(lǎn)和(hé)連(lián)接器都提(tí)出(chū)了(le)更(gèng)高(gāo)的(de)要(yào)求才能(néng)满足USB4線(xiàn)缆(lǎn)成(chéng)品電(diàn)气(qì)性(xìng)能(néng)的(de)需求。

同(tóng)軸版本(běn)USB4橫空(kōng)出(chū)世

在(zài)USB3.1 10G时(shí)代(dài)，就(jiù)有(yǒu)衆多(duō)廠(chǎng)商采用(yòng)同(tóng)軸結構来(lái)满足高(gāo)頻性(xìng)能(néng)的(de)要(yào)求， 同(tóng)軸版本(běn)在(zài)沒(méi)有(yǒu)應(yìng)用(yòng)在(zài)USB系(xì)列之前(qián)，其(qí)應(yìng)用(yòng)场(chǎng)景主(zhǔ)要(yào)为(wèi)Notebook，移動(dòng)電(diàn)話(huà)，GPS，量(liàng)测儀器，藍(lán)牙(yá)技術(shù)等，一(yī)般應(yìng)用(yòng)的(de)線(xiàn)缆(lǎn)描述为(wèi)，医療同(tóng)軸線(xiàn)，铁(tiě)氟龍同(tóng)軸電(diàn)子線(xiàn)，無線(xiàn)射頻同(tóng)軸線(xiàn)材等，随着市(shì)场(chǎng)批量(liàng)成(chéng)本(běn)的(de)控制要(yào)求，在(zài)USB3.1时(shí)代(dài)对(duì)絞線(xiàn)满足性(xìng)能(néng)的(de)产品迅速占領市(shì)场(chǎng)，但随着USB4市(shì)场(chǎng)对(duì)高(gāo)頻传輸的(de)要(yào)求越来(lái)越趨于(yú)嚴謹，而(ér)高(gāo)速传輸需要(yào)線(xiàn)材擁有(yǒu)极(jí)強(qiáng)的(de)抗干(gàn)擾能(néng)力及(jí)電(diàn)气(qì)性(xìng)能(néng)穩定(dìng)性(xìng)，为(wèi)了(le)保證高(gāo)頻传輸的(de)穩定(dìng)性(xìng),其(qí)目前(qián)主(zhǔ)流的(de)USB4仍然是(shì)同(tóng)軸版本(běn)为(wèi)主(zhǔ)，同(tóng)軸的(de)生(shēng)产制造工藝是(shì)一(yī)个(gè)複雜的(de)过(guò)程，解(jiě)決高(gāo)頻高(gāo)速應(yìng)用(yòng)需要(yào)有(yǒu)合适的(de)生(shēng)产设備及(jí)成(chéng)熟穩定(dìng)的(de)生(shēng)产工藝。在(zài)生(shēng)产高(gāo)速产品时(shí)，材料選擇，工藝參數和(hé)过(guò)程控制，電(diàn)气(qì)參數的(de)專門(mén)的(de)實(shí)验(yàn)室(shì)檢测都發(fà)揮關(guān)键作(zuò)用(yòng)，縱觀同(tóng)軸結構的(de)發(fà)展(zhǎn)瓶(píng)颈，除了(le)貴（材料成(chéng)本(běn)貴，加工成(chéng)本(běn)貴）其(qí)它(tā)都很好(hǎo)，但市(shì)场(chǎng)的(de)發(fà)展(zhǎn)永遠(yuǎn)围绕着如(rú)何實(shí)现批量(liàng)时(shí)候的(de)性(xìng)價比，对(duì)絞版本(běn)始(shǐ)終(zhōng)在(zài)同(tóng)軸發(fà)展(zhǎn)的(de)間(jiān)隙里(lǐ)面(miàn)研發(fà)和(hé)突破。

從同(tóng)軸線(xiàn)的(de)結構中可(kě)看(kàn)到(dào)，從內(nèi)到(dào)外(wài)分(fēn)别为(wèi)：中心(xīn)導線(xiàn)、絕缘层(céng)、外(wài)层(céng)導電(diàn)层(céng)（金(jīn)屬网(wǎng)）、線(xiàn)材外(wài)皮(pí)。同(tóng)軸電(diàn)缆(lǎn)是(shì)一(yī)種(zhǒng)由(yóu)两个(gè)導體(tǐ)組成(chéng)的(de)合成(chéng)物(wù)，同(tóng)軸電(diàn)缆(lǎn)的(de)中心(xīn)導線(xiàn)用(yòng)于(yú)传輸信(xìn)号(hào)，金(jīn)屬屏蔽网(wǎng)起(qǐ)了(le)两个(gè)作(zuò)用(yòng)：一(yī)是(shì)作(zuò)为(wèi)信(xìn)号(hào)的(de)公(gōng)共地(dì)線(xiàn)为(wèi)信(xìn)号(hào)提(tí)供電(diàn)流回路(lù)，二(èr)是(shì)作(zuò)为(wèi)信(xìn)号(hào)的(de)屏蔽网(wǎng)，抑制電(diàn)磁噪音(yīn)对(duì)信(xìn)号(hào)的(de)干(gàn)擾。中心(xīn)導線(xiàn)與(yǔ)屏蔽网(wǎng)介于(yú)半發(fà)泡的(de)聚丙烯絕缘层(céng)之間(jiān)，絕缘层(céng)決定(dìng)了(le)電(diàn)缆(lǎn)的(de)传輸特(tè)性(xìng)，而(ér)且(qiě)有(yǒu)效保護了(le)中間(jiān)的(de)導線(xiàn)，貴有(yǒu)貴的(de)道理。

USB4对(duì)絞版本(běn)来(lái)了(le)？

當電(diàn)子電(diàn)路(lù)的(de)操作(zuò)頻率愈来(lái)愈高(gāo)，電(diàn)子組件(jiàn)的(de)電(diàn)气(qì)特(tè)性(xìng)就(jiù)愈難掌握。當組件(jiàn)尺(chǐ)寸(cùn)或(huò)整體(tǐ)電(diàn)路(lù)尺(chǐ)寸(cùn)與(yǔ)操作(zuò)頻率所(suǒ)对(duì)應(yìng)的(de)波(bō)长相比大(dà)于(yú)一(yī)比十(shí)时(shí)，線(xiàn)路(lù)的(de)電(diàn)感(gǎn)電(diàn)容值，或(huò)是(shì)組件(jiàn)的(de)寄生(shēng)效應(yìng)甚至(zhì)材料特(tè)性(xìng)等，我(wǒ)们在(zài)用(yòng)对(duì)絞線(xiàn)結構的(de)时(shí)候，基本(běn)高(gāo)頻參數测試是(shì)根(gēn)本(běn)無法(fǎ)满足客戶的(de)要(yào)求，而(ér)且(qiě)其(qí)外(wài)徑和(hé)柔软(ruǎn)度(dù)比同(tóng)軸版本(běn)結構相差甚遠(yuǎn)，为(wèi)何USB采用(yòng)对(duì)絞版本(běn)的(de)無法(fǎ)批量(liàng)應(yìng)用(yòng)？通(tòng)常情(qíng)況下(xià)，電(diàn)缆(lǎn)的(de)使用(yòng)頻率越高(gāo)，信(xìn)号(hào)的(de)波(bō)长就(jiù)越短(duǎn)，絞对(duì)节(jié)距越小时(shí)平衡效果(guǒ)才好(hǎo)。但过(guò)小的(de)絞合节(jié)距又会(huì)带(dài)来(lái)生(shēng)产效率低(dī)和(hé)絕缘芯線(xiàn)扭傷的(de)問(wèn)題(tí)；線(xiàn)对(duì)节(jié)距很小，扭轉(zhuǎn)的(de)次(cì)數很多(duō)，截面(miàn)上(shàng)的(de)扭轉(zhuǎn)應(yìng)力集中嚴重，造成(chéng)絕缘层(céng)的(de)嚴重變(biàn)形和(hé)損傷，終(zhōng)造成(chéng)電(diàn)磁场(chǎng)的(de)畸變(biàn)，影響一(yī)些(xiē)電(diàn)气(qì)指标(biāo)如(rú)SRL值、衰减。當絕缘偏心(xīn)存在(zài)时(shí)，由(yóu)于(yú)絕缘单線(xiàn)的(de)公(gōng)轉(zhuǎn)和(hé)自(zì)轉(zhuǎn)造成(chéng)導體(tǐ)間(jiān)的(de)距離周期(qī)性(xìng)變(biàn)化(huà)带(dài)来(lái)阻抗的(de)周期(qī)性(xìng)波(bō)動(dòng)，波(bō)動(dòng)周期(qī)比较长，在(zài)高(gāo)頻传輸时(shí)这(zhè)種(zhǒng)緩慢(màn)變(biàn)化(huà)能(néng)被(bèi)電(diàn)磁波(bō)覺察，影響回損值。USB4对(duì)絞版本(běn)無法(fǎ)批量(liàng)使用(yòng)。

差分(fēn)对(duì)USB4版本(běn)来(lái)了(le)

不(bù)用(yòng)对(duì)絞，但又不(bù)想(xiǎng)用(yòng)死貴的(de)同(tóng)軸，于(yú)是(shì)開(kāi)始(shǐ)有(yǒu)人(rén)開(kāi)始(shǐ)验(yàn)證差分(fēn)屏蔽方(fāng)式来(lái)做USB4产品，对(duì)絞的(de)缺點(diǎn)就(jiù)是(shì)容易扭傷芯線(xiàn)，而(ér)差分(fēn)对(duì)就(jiù)直(zhí)接用(yòng)平行包(bāo)带(dài)進(jìn)行作(zuò)業，避免芯線(xiàn)扭傷，我(wǒ)们都知道，目前(qián)采用(yòng)差分(fēn)对(duì)的(de)有(yǒu)SAS，SFP+等高(gāo)速線(xiàn)都在(zài)應(yìng)用(yòng)， 足以(yǐ)说(shuō)明(míng)其(qí)性(xìng)能(néng)一(yī)定(dìng)高(gāo)于(yú)对(duì)絞線(xiàn)版本(běn)，高(gāo)頻數據(jù)線(xiàn)的(de)一(yī)个(gè)重要(yào)作(zuò)用(yòng)是(shì)传輸數據(jù)信(xìn)号(hào)，但我(wǒ)们在(zài)使用(yòng)时(shí)周围卻可(kě)能(néng)出(chū)现各(gè)種(zhǒng)雜乱的(de)干(gàn)擾信(xìn)息。我(wǒ)们想(xiǎng)一(yī)想(xiǎng)假如(rú)这(zhè)些(xiē)干(gàn)擾信(xìn)号(hào)進(jìn)入(rù)數據(jù)線(xiàn)的(de)內(nèi)层(céng)導體(tǐ)，疊加到(dào)本(běn)来(lái)传輸的(de)信(xìn)号(hào)上(shàng)，是(shì)不(bù)是(shì)有(yǒu)可(kě)能(néng)干(gàn)擾或(huò)改變(biàn)原来(lái)传輸的(de)信(xìn)号(hào)，從而(ér)造成(chéng)有(yǒu)用(yòng)信(xìn)号(hào)損耗或(huò)出(chū)现問(wèn)題(tí)？而(ér)差分(fēn)对(duì)的(de)鋁(lǚ)箔层(céng)則对(duì)我(wǒ)们要(yào)传輸的(de)信(xìn)息起(qǐ)着防護和(hé)屏蔽的(de)作(zuò)用(yòng)，用(yòng)来(lái)减少(shǎo)外(wài)界無關(guān)信(xìn)号(hào)对(duì)传輸信(xìn)号(hào)的(de)干(gàn)擾，主(zhǔ)要(yào)的(de)包(bāo)带(dài)材料鋁(lǚ)箔麥拉是(shì)利用(yòng)鋁(lǚ)箔的(de)密閉性(xìng)和(hé)屏蔽性(xìng)，单面(miàn)或(huò)双(shuāng)面(miàn)塗敷上(shàng)塑膜後(hòu)，構成(chéng)的(de)鋁(lǚ)塑複合箔，用(yòng)作(zuò)電(diàn)缆(lǎn)的(de)護罩(zhào)。電(diàn)缆(lǎn)箔要(yào)求表(biǎo)面(miàn)带(dài)油(yóu)量(liàng)少(shǎo)，無孔洞(dòng)，具有(yǒu)较高(gāo)的(de)力學(xué)性(xìng)能(néng)，包(bāo)带(dài)的(de)过(guò)程就(jiù)是(shì)通(tòng)过(guò)绕包(bāo)機(jī)就(jiù)是(shì)将2根(gēn)絕缘芯線(xiàn)及(jí)地(dì)線(xiàn)在(zài)一(yī)起(qǐ)，同(tóng)时(shí)在(zài)外(wài)面(miàn)包(bāo)上(shàng)一(yī)层(céng)鋁(lǚ)箔拉和(hé)一(yī)层(céng)自(zì)粘聚酯带(dài)，用(yòng)于(yú)屏蔽線(xiàn)对(duì)及(jí)穩定(dìng)绕包(bāo)芯線(xiàn)結構。此(cǐ)过(guò)程对(duì)線(xiàn)材性(xìng)能(néng)有(yǒu)着重要(yào)影響，包(bāo)括阻抗、延时(shí)差、衰减等，因此(cǐ)必須嚴格按工藝要(yào)求生(shēng)产，並(bìng)对(duì)電(diàn)性(xìng)能(néng)進(jìn)行测試，以(yǐ)确保绕包(bāo)芯線(xiàn)是(shì)符合要(yào)求的(de)。當然並(bìng)不(bù)是(shì)所(suǒ)有(yǒu)的(de)數據(jù)線(xiàn)都有(yǒu)两层(céng)屏蔽，有(yǒu)些(xiē)有(yǒu)多(duō)个(gè)屏蔽层(céng)，有(yǒu)的(de)只(zhī)有(yǒu)一(yī)层(céng)，或(huò)者(zhě)甚至(zhì)沒(méi)有(yǒu)。屏蔽是(shì)对(duì)两个(gè)空(kōng)間(jiān)區(qū)域之間(jiān)進(jìn)行金(jīn)屬的(de)隔離，以(yǐ)控制電(diàn)场(chǎng)、磁场(chǎng)和(hé)電(diàn)磁波(bō)由(yóu)一(yī)个(gè)區(qū)域对(duì)另(lìng)一(yī)个(gè)區(qū)域的(de)感(gǎn)應(yìng)和(hé)輻射。具體(tǐ)講，就(jiù)是(shì)用(yòng)屏蔽體(tǐ)将導體(tǐ)線(xiàn)芯包(bāo)围起(qǐ)来(lái)，防止他(tā)们受到(dào)外(wài)界電(diàn)磁场(chǎng)/干(gàn)擾信(xìn)号(hào)的(de)影響，同(tóng)时(shí)也(yě)能(néng)阻止線(xiàn)內(nèi)的(de)干(gàn)擾電(diàn)磁场(chǎng)/信(xìn)号(hào)向(xiàng)外(wài)擴散。USB差分(fēn)对(duì)的(de)高(gāo)頻訊号(hào)测試可(kě)以(yǐ)和(hé)同(tóng)軸想(xiǎng)媲美(měi)，差分(fēn)对(duì)USB4線(xiàn)缆(lǎn)来(lái)啦。