Nagysebességű SAS kábelek: csatlakozók és jeloptimalizálás

Nagysebességű SAS kábelek: csatlakozók és jeloptimalizálás

Jelintegritási specifikációk

A jel integritásának néhány fő paramétere közé tartozik a beszúrási veszteség, a közeli és távoli áthallás, a visszaverődési veszteség, a differenciálpárokon belüli ferde torzítás, valamint az amplitúdó a differenciálmódusból a közös módusba. Bár ezek a tényezők összefüggenek és befolyásolják egymást, mindegyik tényezőt egyenként vizsgálhatjuk elsődleges hatásuk tanulmányozása érdekében.
Beszúrási veszteség
A beiktatási veszteség a jel amplitúdójának csillapítása a kábel adóvégétől a vevővégéig, és egyenesen arányos a frekvenciával. A beiktatási veszteség a vezeték vastagságától is függ, amint az az alábbi csillapítási grafikonon is látható. Rövid hatótávolságú belső alkatrészek esetén, 30 vagy 28 AWG kábelekkel, a kiváló minőségű kábelek csillapításának kevesebbnek kell lennie, mint 2 dB/m 1,5 GHz-en. Külső 6 Gb/s SAS esetén, 10 m-es kábelekkel, átlagosan 24-es vezeték vastagságú kábelek használata ajánlott, amelyek csillapítása mindössze 13 dB 3 GHz-en. Ha nagyobb jelráfordítást szeretne elérni nagyobb adatátviteli sebességnél, akkor hosszabb kábelekhez adjon meg alacsonyabb csillapítású kábeleket magas frekvenciákon, például SFF-8482 POWER kábellel vagy SlimSAS SFF-8654 8i.

Áthallás
Az áthallás az egyik jel- vagy differenciálpárról a másik jel- vagy differenciálpárra átvitt energia mennyiségére utal. SAS kábelek esetében, ha a közelvégi áthallás (NEXT) nem elég kicsi, az okozza a legtöbb összeköttetési problémát. A NEXT mérését csak a kábel egyik végén végzik, és ez az a nagy energiamennyiség, amely a kimeneti átviteli jelpárról a bemeneti vevőpárra kerül. A távolvégi áthallás (FEXT) mérését úgy végzik, hogy egy jelet injektálnak az átviteli jelpárba a kábel egyik végén, és megfigyelik, hogy mennyi energia marad még vissza az átviteli jelen a kábel másik végén. A kábelalkatrészekben és csatlakozókban lévő NEXT-et általában a jel-differenciálpár rossz szigetelése okozza, valószínűleg aljzatok és dugók, hiányos földelés vagy a kábelvégződési terület nem megfelelő kezelése miatt. A rendszertervezőknek biztosítaniuk kell, hogy a kábelszerelők foglalkoztak ezzel a három problémával, például olyan alkatrészekben, mint a MINI SAS HD SFF-8644 vagy az OCuLink SFF-8611 4i.

A 24., 26. és 28. ábra a tipikus 100Ω-os kábelveszteség-görbéket mutatja.

Kiváló minőségű kábelszerelvények esetén a „SFF-8410 – HSS rézvizsgálati és teljesítménykövetelményekre vonatkozó specifikáció” szerint mért NEXT értéknek 3%-nál alacsonyabbnak kell lennie. Az S-paraméter esetében a NEXT értéknek 28 dB-nél nagyobbnak kell lennie.
Visszatérési veszteség
A visszaverődési veszteség a rendszerről vagy kábelről visszaverődő energia nagyságát méri, amikor egy jel bejut. Ez a visszavert energia a jel amplitúdójának csökkenését okozza a kábel vevő végén, és jelintegritási problémákhoz vezethet az adó végén, ami viszont elektromágneses interferencia problémákat okozhat a rendszer és a rendszertervezők számára.
Ez a visszaverődési veszteség a kábelkomponensek impedancia-eltéréséből ered. Csak a probléma nagyon körültekintő kezelésével érhető el, hogy az impedancia ne változzon meg, amikor a jel áthalad az aljzatokon, dugókon és kábelcsatlakozókon, és így minimalizálható az impedanciaváltozás. A jelenlegi SAS-4 szabvány a SAS-2 impedanciaértékét ±10Ω-ról ±3Ω-ra frissíti. A kiváló minőségű kábeleknek a névleges 85 vagy 100 ± 3Ω tűréshatáron belül kell tartaniuk ezt a követelményt, mint például az SFF-8639 SATA 15P vagy MCIO 74 tűs kábel.

Ferde torzítás
A SAS kábelekben kétféle ferde torzítás létezik: a differenciálpárok között és a differenciálpárokon belül (jelintegritási elmélet – differenciáljel). Elméletileg, ha több jel érkezik egyszerre a kábel egyik végén, akkor azoknak egyszerre kell elérkezniük a másik végéhez is. Ha ezek a jelek nem érkeznek meg egyszerre, akkor ezt a jelenséget kábelferde torzításnak, vagy késleltetés-ferde torzításnak nevezik. Differenciálpárok esetén a differenciálpáron belüli ferde torzítás a differenciálpár két vezetője közötti késleltetés, míg a differenciálpárok közötti ferde torzítás a differenciálpárok két csoportja közötti késleltetés. A differenciálpáron belüli nagyobb ferde torzítás ronthatja az átvitt jel differenciálegyensúlyát, csökkentheti a jel amplitúdóját, növelheti az időjittert, és elektromágneses interferencia problémákat okozhat. Kiváló minőségű kábelek esetén a differenciálpáron belüli ferde torzításnak 10 ps-nál kisebbnek kell lennie, mint például az SFF-8654 8i - SFF-8643 vagy az Anti-misalignment Insertion kábel esetében.
Elektromágneses interferencia
A kábelekben fellépő elektromágneses interferencia problémáknak számos oka lehet: rossz árnyékolás vagy árnyékolás hiánya, helytelen földelési módszer, kiegyensúlyozatlan differenciáljelek, és továbbá az impedanciaeltérés is okot adhat. Külső kábelek esetén az árnyékolás és a földelés valószínűleg a két legfontosabb tényező, amelyet figyelembe kell venni, például az SFF-8087 piros hálós vagy a Cooper hálós földelőkábel esetében.
A külső vagy elektromágneses interferencia árnyékolásnak általában kettős árnyékolásnak kell lennie, fémfóliából és fonott rétegből, legalább 85%-os teljes lefedettséggel. Ugyanakkor ezt az árnyékolást a csatlakozó külső köpenyéhez kell csatlakoztatni, 360°-os teljes csatlakozással. Az egyes differenciálpárok árnyékolását el kell szigetelni a külső árnyékolástól, és szűrővezetékeiknek a rendszerjelnél vagy az egyenáramú földnél kell végződniük, hogy biztosítsák a csatlakozó és a kábelkomponensek, például az SFF-8654 8i Full Wrap pergővédő vagy a Scoop-proof csatlakozókábel egységes impedanciaszabályozását.