כבלי SAS במהירות גבוהה: מחברים ואופטימיזציה של אותות

כבלי SAS במהירות גבוהה: מחברים ואופטימיזציה של אותות

מפרט שלמות האות

חלק מהפרמטרים העיקריים של שלמות האות כוללים אובדן הכנסה (Insertion Loss), ערב-דיבור בקצה הקרוב והרחוק, אובדן החזרה (Return Loss), עיוות הטיה (Stiling Loss) בתוך זוגות דיפרנציאליים, והמשרעת ממצב דיפרנציאלי למצב משותף. למרות שגורמים אלה קשורים זה בזה ומשפיעים זה על זה, נוכל לשקול כל גורם בנפרד כדי ללמוד את השפעתו העיקרית.
אובדן הכנסה
אובדן חיבור הוא הנחתה של משרעת האות מהקצה המשדר לקצה המקבל של כבל, והוא ביחס ישר לתדר. אובדן חיבור תלוי גם בעובי החוט, כפי שמוצג בגרף הנחתה למטה. עבור רכיבים פנימיים לטווח קצר המשתמשים בכבלים של 30 או 28 AWG, כבלים באיכות גבוהה צריכים להיות בעלי הנחתה של פחות מ-2 dB/m בתדר 1.5 GHz. עבור SAS חיצוני של 6 Gb/s המשתמש בכבלים באורך 10 מטר, מומלץ להשתמש בכבלים בעלי עובי חוט ממוצע של 24, בעלי הנחתה של 13 dB בלבד בתדר 3 GHz. אם ברצונך להשיג מרווח אות גדול יותר בקצבי העברת נתונים גבוהים יותר, ציין כבלים עם הנחתה נמוכה יותר בתדרים גבוהים עבור כבלים ארוכים יותר, כגון SFF-8482 עם כבל POWER או SlimSAS SFF-8654 8i.

קרוסטוק
קרוסטוק מתייחס לכמות האנרגיה המועברת מזוג אות או זוג דיפרנציאלי אחד לזוג אות או זוג דיפרנציאלי אחר. עבור כבלי SAS, אם קרוסטוק הקצה הקרוב (NEXT) אינו קטן מספיק, הוא יגרום לרוב בעיות הקישור. מדידת NEXT מתבצעת רק בקצה אחד של הכבל, והיא גודל האנרגיה המועברת מזוג אות השידור ביציאה לזוג הקלט המקבל. מדידת קרוסטוק הקצה הרחוק (FEXT) מתבצעת על ידי הזרקת אות לזוג השידור בקצה אחד של הכבל ותצפית על כמות האנרגיה שעדיין נשמרת על אות השידור בקצה השני של הכבל. NEXT ברכיבי כבלים ומחברים נגרם בדרך כלל מבידוד לקוי של זוג דיפרנציאלי האות, אולי בגלל שקעים ותקעים, הארקה לא שלמה או טיפול לא נכון באזור סיום הכבל. מתכנני מערכות צריכים לוודא שמפיקי הכבלים התייחסו לשלוש הבעיות הללו, כמו ברכיבים כמו MINI SAS HD SFF-8644 או OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 ו-28 הן עקומות הפסדי כבל אופייניות של 100Ω.

עבור מכלולי כבלים באיכות גבוהה, ה-NEXT הנמדד בהתאם ל-"SFF-8410 – מפרט לבדיקה ודרישות ביצועים של נחושת HSS" צריך להיות נמוך מ-3%. באשר לפרמטר S, ה-NEXT צריך להיות גדול מ-28 dB.
הפסד תשואה
אובדן החזרה מודד את גודל האנרגיה המוחזרת מהמערכת או מהכבל כאשר מוזרק אות. אנרגיה מוחזרת זו גורמת לירידה באמפליטודת האות בקצה המקבל של הכבל ויכולה להוביל לבעיות שלמות האות בקצה המשדר, מה שבתורו יכול לגרום לבעיות הפרעות אלקטרומגנטיות עבור המערכת ומתכנני המערכת.
אובדן החזרה הזה נגרם עקב אי-התאמה בעכבה ברכיבי הכבל. רק על ידי טיפול זהיר בבעיה זו, העכבה לא תשתנה כאשר האות עובר דרך שקעים, תקעים ודקי כבלים, על מנת למזער את שינוי העכבה. תקן SAS-4 הנוכחי מעדכן את ערך העכבה מ-±10Ω ב-SAS-2 ל-±3Ω. כבלים באיכות גבוהה צריכים לשמור על הדרישה בטווח הסבולת הנומינלי של 85 או 100 ± 3Ω, כגון SFF-8639 עם כבל SATA 15P או MCIO 74 פינים.

עיוות הטיה
בכבלים של SAS, ישנם שני סוגים של עיוות הטיה (skiew): בין זוגות דיפרנציאליים ובתוך זוגות דיפרנציאליים (תיאוריית שלמות האות - אות דיפרנציאלי). תיאורטית, אם אותות מרובים מוכנסים בו זמנית בקצה אחד של הכבל, הם אמורים להגיע לקצה השני בו זמנית. אם אותות אלה אינם מגיעים בו זמנית, תופעה זו נקראת עיוות הטיה בכבל, או עיוות השהייה-הטיה (delay-skew distance distance). עבור זוגות דיפרנציאליים, עיוות ההטיה בתוך זוג הדיפרנציאלי הוא ההשהיה בין שני המוליכים של זוג הדיפרנציאלי, בעוד שעיוות ההטיה בין זוגות דיפרנציאליים הוא ההשהיה בין שתי קבוצות של זוגות דיפרנציאליים. עיוות הטיה גדול יותר בתוך זוג הדיפרנציאלי יכול לפגוע באיזון הדיפרנציאלי של האות המועבר, להפחית את משרעת האות, להגביר את ריצוד הזמן ולגרום לבעיות הפרעות אלקטרומגנטיות. עבור כבלים באיכות גבוהה, עיוות ההטיה בתוך זוג הדיפרנציאלי צריך להיות פחות מ-10 פיקו-שניות, כגון כבל SFF-8654 8i ל-SFF-8643 או כבל Anti-misalignment Insertion.
הפרעות אלקטרומגנטיות
ישנן סיבות רבות לבעיות הפרעות אלקטרומגנטיות בכבלים: מיגון לקוי או ללא מיגון, שיטת הארקה שגויה, אותות דיפרנציאליים לא מאוזנים, ויתרה מכך, גם חוסר התאמה בעכבה היא סיבה. עבור כבלים חיצוניים, מיגון והארקה הם ככל הנראה שני הגורמים החשובים ביותר שיש לטפל בהם, כגון כבל הארקה SFF-8087 עם רשת אדומה או כבל הארקה Cooper mesh.
בדרך כלל, מיגון מפני הפרעות חיצוניות או אלקטרומגנטיות צריך להיות מיגון כפול של רדיד מתכת ושכבה קלועה, עם כיסוי כולל של לפחות 85%. במקביל, מיגון זה צריך להיות מחובר למעטפת החיצונית של המחבר, עם חיבור מלא של 360°. המיגון של זוגות דיפרנציאליים בודדים צריך להיות מבודד מהמיגון החיצוני, וקווי הסינון שלהם צריכים להסתיים באות המערכת או בקרקע DC כדי להבטיח בקרת עכבה אחידה עבור רכיבי המחבר והכבל, כגון כבל מחבר SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash או Scoop-proof.