युनिव्हर्सल सीरियल बस (USB) हा कदाचित जगातील सर्वात बहुपयोगी इंटरफेसपैकी एक आहे. याची सुरुवात मूळतः इंटेल आणि मायक्रोसॉफ्टने केली होती आणि यात शक्य तितके 'हॉट प्लग अँड प्ले' हे वैशिष्ट्य आहे. १९९४ मध्ये USB इंटरफेस सादर झाल्यापासून, २६ वर्षांच्या विकासानंतर, USB 1.0/1.1, USB2.0, USB 3.x मधून अखेरीस सध्याच्या USB4 पर्यंत विकास झाला आहे; ट्रान्समिशन दर देखील १.५Mbps वरून नवीनतम ४०Gbps पर्यंत वाढला आहे. सध्या, केवळ नव्याने लाँच झालेले स्मार्ट फोनच मूलतः टाइप-सी इंटरफेसला सपोर्ट करत नाहीत, तर नोटबुक कॉम्प्युटर, डिजिटल कॅमेरे, स्मार्ट स्पीकर, मोबाईल पॉवर सप्लाय आणि इतर उपकरणांनी देखील टाइप-सी स्पेसिफिकेशन USB इंटरफेसचा अवलंब करण्यास सुरुवात केली आहे, जो ऑटोमोटिव्ह क्षेत्रात यशस्वीरित्या सादर केला गेला आहे. USB-A ऐवजी, टेस्लाच्या नवीन मॉडेल ३ मध्ये USB-C पोर्ट आहेत, आणि ऍपलने डेटा ट्रान्सफर आणि चार्जिंगसाठी आपले मॅकबुक आणि एअरपॉड्स प्रो पूर्णपणे शुद्ध USB टाइप-सी पोर्टमध्ये रूपांतरित केले आहेत. याव्यतिरिक्त, युरोपियन युनियनच्या आवश्यकतांनुसार, ऍपल भविष्यातील आयफोन 15 मध्ये यूएसबी टाइप-सी इंटरफेसचा वापर करेल आणि यात शंका नाही की भविष्यातील बाजारपेठेत यूएसबी 4 हा मुख्य उत्पादन इंटरफेस असेल.
USB4 केबल्ससाठी आवश्यकता
नवीन USB4 मधील सर्वात मोठा बदल म्हणजे थंडरबोल्ट प्रोटोकॉल स्पेसिफिकेशनचा समावेश, जे इंटेलने usb-if सोबत शेअर केले आहे. ड्युअल लिंक्सवर चालत असल्यामुळे, बँडविड्थ दुप्पट होऊन 40Gbps होते आणि टनेलिंग अनेक डेटा व डिस्प्ले प्रोटोकॉल्सना सपोर्ट करते. यामध्ये PCI एक्सप्रेस आणि डिस्प्लेपोर्ट यांचा समावेश आहे. याव्यतिरिक्त, नवीन अंतर्निहित प्रोटोकॉलच्या समावेशानंतरही USB4 चांगली सुसंगतता राखते, कारण ते USB3.2/3.1/3.0/2.0, तसेच थंडरबोल्ट 3 सोबत बॅकवर्ड कंपॅटिबल आहे. परिणामी, USB4 हे आजपर्यंतचे सर्वात गुंतागुंतीचे USB स्टँडर्ड बनले आहे, ज्यामुळे डिझाइनर्सना USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C आणि USB पॉवर डिलिव्हरी स्पेसिफिकेशन्स समजून घेणे आवश्यक आहे. याव्यतिरिक्त, डिझाइनर्सना PCI एक्सप्रेस आणि डिस्प्लेपोर्ट स्पेसिफिकेशन्स, तसेच USB4 डिस्प्लेपोर्ट मोडशी सुसंगत असलेले हाय-डेफिनिशन कंटेंट प्रोटेक्शन (HDCP) तंत्रज्ञान समजून घेणे आवश्यक आहे, आणि USB4 केबलच्या तयार उत्पादनांच्या इलेक्ट्रिकल परफॉर्मन्सच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी आपल्या परिचित केबल्स आणि कनेक्टर्सना उच्च आवश्यकतांची पूर्तता करावी लागते.
USB4 ची कोॲक्सिअल आवृत्ती अचानकच समोर आली.
USB3.1 10G च्या काळात, अनेक उत्पादकांनी उच्च फ्रिक्वेन्सी कार्यक्षमतेच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी कोॲक्सिअल रचनेचा अवलंब केला. यापूर्वी USB सिरीजमध्ये कोॲक्सिअल आवृत्तीचा वापर केला जात नव्हता, त्याचे उपयोग प्रामुख्याने नोटबुक, मोबाईल फोन, जीपीएस, मापन उपकरणे, ब्लूटूथ तंत्रज्ञान इत्यादींमध्ये होते. केबलच्या सामान्य उपयोगांमध्ये मेडिकल कोॲक्सिअल लाइन, टेफ्लॉन कोॲक्सिअल इलेक्ट्रॉनिक लाइन, रेडिओ फ्रिक्वेन्सी कोॲक्सिअल वायर इत्यादींचा समावेश होतो. बाजारातील मोठ्या प्रमाणातील खर्च नियंत्रणाच्या गरजेमुळे, USB3.1 च्या काळात उच्च कार्यक्षमता पूर्ण करणाऱ्या उत्पादनांनी बाजारात वेगाने आपले स्थान निर्माण केले. परंतु USB4 च्या बाजारात उच्च-फ्रिक्वेन्सी ट्रान्समिशनच्या गरजा अधिकाधिक कठोर होत गेल्या आणि उच्च-गती ट्रान्समिशनसाठी वायरमध्ये मजबूत अँटी-इंटरफेरन्स क्षमता आणि विद्युत कार्यक्षमतेची स्थिरता असणे आवश्यक होते. उच्च फ्रिक्वेन्सी ट्रान्समिशनची स्थिरता सुनिश्चित करण्यासाठी, सध्याच्या मुख्य प्रवाहातील USB4 मध्ये अजूनही प्रामुख्याने कोॲक्सिअल आवृत्तीच वापरली जाते. कोॲक्सिअल उत्पादन आणि निर्मिती प्रक्रिया ही एक गुंतागुंतीची प्रक्रिया आहे, त्यामुळे उच्च फ्रिक्वेन्सी आणि उच्च-गतीच्या वापरासाठी योग्य उत्पादन उपकरणे आणि परिपक्व व स्थिर उत्पादन प्रक्रियेची आवश्यकता असते. उत्पादनाच्या निर्मितीमध्ये, सामग्रीची निवड, प्रक्रिया मापदंड आणि प्रक्रिया नियंत्रण, तसेच विशेष प्रयोगशाळा चाचण्यांचे विद्युत मापदंड महत्त्वाची भूमिका बजावतात. कोॲक्सिअल संरचनेच्या विकासातील मुख्य अडथळा म्हणजे (सामग्रीची किंमत, प्रक्रियेचा खर्च जास्त असणे) इतर गोष्टी चांगल्या असल्या तरी, बाजाराचा विकास नेहमीच मोठ्या प्रमाणात उत्पादन किंमत कशी मिळवायची याभोवती फिरत असतो. ट्विस्टेड आवृत्तीची जोडी नेहमीच कोॲक्सिअलच्या विकासातील संशोधन, विकास आणि प्रगतीमधील पोकळीत राहिली आहे.
कोॲक्सिअल लाइनच्या रचनेवरून, आतून बाहेरच्या दिशेने, अनुक्रमे असे दिसून येते: मध्यवर्ती वाहक, इन्सुलेटिंग थर, बाह्य वाहक थर (मेटल मेश), वायर स्किन. कोॲक्सिअल केबल ही दोन वाहकांनी बनलेली एक संयुक्त रचना आहे. कोॲक्सिअल केबलमधील मध्यवर्ती वायरचा उपयोग सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी केला जातो. मेटल शिल्डिंग नेट दोन भूमिका बजावते: एक म्हणजे कॉमन ग्राउंड म्हणून सिग्नलसाठी करंट लूप प्रदान करणे, आणि दुसरे म्हणजे शिल्डिंग नेट म्हणून सिग्नलवरील इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक नॉईजचा हस्तक्षेप रोखणे. मध्यवर्ती वायर आणि शिल्डिंग नेटवर्कच्या मध्ये सेमी-फोमिंग पॉलीप्रॉपिलीनचा इन्सुलेशन थर असतो. हा इन्सुलेशन थर केबलची प्रसारण वैशिष्ट्ये निश्चित करतो आणि मध्यवर्ती वायरचे प्रभावीपणे संरक्षण करतो, म्हणूनच ती महाग असते.
USB4 ट्विस्टेड पेअर व्हर्जन येत आहे का?
इलेक्ट्रॉनिक सर्किट्स उच्च फ्रिक्वेन्सीवर चालत असल्यामुळे, इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या विद्युत वैशिष्ट्यांवर नियंत्रण मिळवणे अधिक कठीण होते. जेव्हा घटकाचा आकार किंवा संपूर्ण सर्किटचा आकार कार्यरत फ्रिक्वेन्सीच्या तरंगलांबीच्या तुलनेत एकापेक्षा जास्त असतो, तेव्हा सर्किटचे इंडक्टन्स-कॅपॅसिटन्स मूल्य, किंवा घटकांच्या भौतिक गुणधर्मांचा पॅरासिटिक परिणाम इत्यादींमुळे, जरी आपण वायर पेअर स्ट्रक्चर वापरत असलो तरी, मूलभूत फ्रिक्वेन्सी पॅरामीटर्सची चाचणी ग्राहकांच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाही, आणि कोॲक्सिअल आवृत्तीच्या संरचनेपेक्षा ते अधिक लवचिक आणि त्याचा व्यास खूपच कमी असतो. मग मी मोठ्या प्रमाणात USB पेअर का वापरू शकत नाही? सर्वसाधारणपणे, केबलच्या वापराची फ्रिक्वेन्सी जितकी जास्त असेल, सिग्नलची तरंगलांबी जितकी कमी असेल, आणि स्क्यू पिच जितका लहान असेल, तितका बॅलन्स इफेक्ट चांगला असतो. तथापि, खूप लहान स्प्लिसिंग पिचमुळे उत्पादन कार्यक्षमता कमी होते आणि इन्सुलेटेड कोअर वायरला ताण येतो. लाइन पेअरचा पिच खूप लहान असल्यास, टॉर्शनची संख्या जास्त असते आणि सेक्शनवरील टॉर्शन स्ट्रेस गंभीरपणे केंद्रित होतो, ज्यामुळे इन्सुलेशन लेयरचे गंभीर विकृतीकरण आणि नुकसान होते, आणि शेवटी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डमध्ये विकृती निर्माण होते, ज्यामुळे SRL मूल्य आणि ॲटेन्युएशन यांसारख्या काही विद्युत निर्देशकांवर परिणाम होतो. जेव्हा इन्सुलेशनमध्ये विकेंद्रितपणा असतो, तेव्हा इन्सुलेटिंग सिंगल लाइनच्या परिभ्रमणामुळे आणि फिरण्यामुळे वाहकांमधील अंतर नियतकालिकरित्या बदलते, ज्यामुळे इम्पेडन्समध्ये नियतकालिक चढउतार होतो. या चढउताराचा कालावधी तुलनेने मोठा असतो. उच्च फ्रिक्वेन्सी ट्रान्समिशनमध्ये, हा मंद बदल विद्युत चुंबकीय लहरींद्वारे ओळखला जाऊ शकतो आणि रिटर्न लॉस मूल्यावर परिणाम करतो. USB4 पेअर आवृत्ती बॅचमध्ये वापरली जाऊ शकत नाही.
जमिनीवर नाही, पण कोॲक्सिअल केबलचा वापरही टाळायचा आहे, म्हणून लोकांनी उत्पादन बनवण्यासाठी USB4 शील्डिंगच्या विविध पद्धती तपासण्यास सुरुवात केली. यातील सर्वात मोठा तोटा म्हणजे कंडक्टर सहजपणे पिळवटला जातो, तर पॅरलल पॅकेट थेट वापरल्याने कंडक्टर पिळवटला जाण्याचा धोका टळतो. आपल्या सर्वांना माहीत आहे की, सध्या हाय-स्पीड लाइनमध्ये SAS, SFP+ इत्यादी विविध प्रकार वापरले जातात, जे हे दाखवण्यासाठी पुरेसे आहे की त्यांची कार्यक्षमता स्ट्रँडेड आवृत्तीपेक्षा निश्चितच जास्त असते. हाय-फ्रिक्वेन्सी डेटा लाइनचे एक महत्त्वाचे कार्य म्हणजे डेटा सिग्नल प्रसारित करणे, परंतु जेव्हा आपण त्याचा वापर करतो तेव्हा त्याच्या सभोवताली सर्व प्रकारची गोंधळलेली व्यत्यय माहिती निर्माण होऊ शकते. विचार करा की जर हे व्यत्यय सिग्नल डेटा लाइनच्या आतील कंडक्टरमध्ये प्रवेश करून मूळ प्रसारित सिग्नलवर अधिभारित झाले, तर ते मूळ प्रसारित सिग्नलमध्ये व्यत्यय आणू शकतात किंवा तो बदलू शकतात का, ज्यामुळे उपयुक्त सिग्नलचे नुकसान किंवा समस्या निर्माण होऊ शकतात? आणि ॲल्युमिनियम फॉइलच्या थराचा फरक म्हणजे तो आपल्याला माहिती हस्तांतरित करण्यासोबतच संरक्षक आणि परिरक्षणाची भूमिका बजावतो, जो प्रेषणासाठी बाहेरील स्वतंत्र सिग्नलचा हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी वापरला जातो. मुख्य पॅकेज बेल्ट मटेरियल आणि ॲल्युमिनियम फॉइलचा वापर सीलिंग आणि परिरक्षणासाठी केला जातो, ज्यामध्ये प्लास्टिक फिल्मवर एक-बाजूचे किंवा दोन-बाजूचे कोटिंग असते, आणि केबलचे शील्ड म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या कंपोझिट फॉइलचा समावेश असतो. केबल फॉइलला पृष्ठभागावर कमी तेलाची आवश्यकता असते, त्यात छिद्रे नसतात आणि त्याचे यांत्रिक गुणधर्म उच्च असतात. रॅपिंगची प्रक्रिया म्हणजे रॅपिंग मशीनद्वारे दोन इन्सुलेटेड कोअर वायर्स आणि ग्राउंड वायर्स एकत्र गोळा करणे. त्याच वेळी, वायरच्या जोडीला परिरक्षित करण्यासाठी आणि गुंडाळलेल्या कोअर वायर्सची रचना स्थिर करण्यासाठी बाहेरील आवरणावर ॲल्युमिनियम फॉइलचा एक थर आणि सेल्फ-ॲडेसिव्ह पॉलिस्टर टेपचा एक थर वापरला जातो. या प्रक्रियेचा वायरच्या गुणधर्मांवर, जसे की इम्पेडन्स, डिले डिफरन्स, ॲटेन्युएशन, यांवर महत्त्वाचा परिणाम होतो, कारण हे उत्पादन कारागिरीच्या आवश्यकतेनुसार काटेकोरपणे तयार केले पाहिजे आणि त्याच्या विद्युत गुणधर्मांची चाचणी केली पाहिजे, जेणेकरून गुंडाळलेली कोअर वायर आवश्यकतेनुसार आहे याची खात्री करता येईल. अर्थात, सर्वच डेटा लाईन्समध्ये परिरक्षणाचे दोन थर नसतात. काहींना अनेक थर असतात, काहींना फक्त एक थर असतो, किंवा काहीच नसतो. शिल्डिंग म्हणजे दोन अवकाशीय क्षेत्रांमधील एक धातूचे विभाजन, जे एका क्षेत्रातून दुसऱ्या क्षेत्रात विद्युत, चुंबकीय आणि विद्युतचुंबकीय लहरींचे प्रवर्तन आणि प्रारण नियंत्रित करते. विशेषतः, कंडक्टर कोर एका शिल्डिंग बॉडीने वेढलेला असतो, जेणेकरून बाह्य विद्युतचुंबकीय क्षेत्र/व्यत्यय सिग्नलमुळे त्यांच्यावर परिणाम होऊ नये आणि व्यत्यय आणणारे विद्युतचुंबकीय क्षेत्र/सिग्नल बाहेर पसरण्यापासून रोखता येते. यूएसबी डिफरेंशियल पेअर उच्च वारंवारता सिग्नल चाचणीची तुलना कोॲक्सिअलशी केली जाऊ शकते, डिफरेंशियल पेअर यूएसबी४ केबल येत आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: १६ ऑगस्ट २०२२
