यूनिवर्सल सीरियल बस (USB) संभवतः दुनिया के सबसे बहुमुखी इंटरफेस में से एक है। इसकी शुरुआत मूल रूप से इंटेल और माइक्रोसॉफ्ट ने की थी और यह प्लग एंड प्ले की सुविधा प्रदान करता है। 1994 में USB इंटरफेस की शुरुआत के बाद, 26 वर्षों के विकास के बाद, USB 1.0/1.1, USB 2.0, USB 3.x से होते हुए अंततः वर्तमान USB 4 तक पहुंचा; इसकी ट्रांसमिशन गति भी 1.5 एमबीपीएस से बढ़कर नवीनतम 40 गीगाहर्ट्ज़ तक पहुंच गई है। वर्तमान में, न केवल नए लॉन्च किए गए स्मार्टफ़ोन मूल रूप से टाइप-सी इंटरफेस को सपोर्ट करते हैं, बल्कि नोटबुक कंप्यूटर, डिजिटल कैमरे, स्मार्ट स्पीकर, मोबाइल पावर सप्लाई और अन्य उपकरण भी टाइप-सी स्पेसिफिकेशन वाले USB इंटरफेस को अपना रहे हैं, जिसे ऑटोमोटिव क्षेत्र में सफलतापूर्वक अपनाया गया है। टेस्ला के नए मॉडल 3 में USB-A की जगह USB-C पोर्ट हैं, और Apple ने अपने मैकबुक और एयरपॉड्स प्रो को डेटा ट्रांसफर और चार्जिंग के लिए पूरी तरह से टाइप-सी USB पोर्ट में बदल दिया है। इसके अलावा, यूरोपीय संघ की आवश्यकताओं के अनुसार, ऐप्पल भविष्य के आईफोन 15 में यूएसबी टाइप-सी इंटरफेस का भी उपयोग करेगा, और इसमें कोई संदेह नहीं है कि यूएसबी 4 भविष्य के बाजार में मुख्य उत्पाद इंटरफेस होगा।
USB4 केबलों के लिए आवश्यकताएँ
नए USB4 में सबसे बड़ा बदलाव थंडरबोल्ट प्रोटोकॉल स्पेसिफिकेशन का समावेश है, जिसे इंटेल ने usb-if के साथ साझा किया है। डुअल लिंक पर चलने से बैंडविड्थ दोगुनी होकर 40Gbps हो जाती है, और टनलिंग कई डेटा और डिस्प्ले प्रोटोकॉल को सपोर्ट करती है। उदाहरण के लिए, PCI एक्सप्रेस और डिस्प्लेपोर्ट। इसके अलावा, नए अंतर्निहित प्रोटोकॉल के आने से USB4 अच्छी संगतता बनाए रखता है, और यह USB3.2/3.1/3.0/2.0 के साथ-साथ थंडरबोल्ट 3 के साथ भी बैकवर्ड कम्पैटिबल है। परिणामस्वरूप, USB4 अब तक का सबसे जटिल USB मानक बन गया है, जिसके लिए डिजाइनरों को USB4, USB3.2, USB2.0, USB टाइप-C और USB पावर डिलीवरी स्पेसिफिकेशन को समझना आवश्यक है। इसके अलावा, डिजाइनरों को PCI एक्सप्रेस और डिस्प्लेपोर्ट स्पेसिफिकेशन के साथ-साथ हाई-डेफिनिशन कंटेंट प्रोटेक्शन (HDCP) तकनीक को भी समझना होगा, जो USB4 डिस्प्लेपोर्ट मोड के साथ संगत है, और जिन केबलों और कनेक्टर्स से हम परिचित हैं, उन्हें USB4 केबल के तैयार उत्पादों की विद्युत प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए उच्च स्तर की आवश्यकताओं की आवश्यकता होती है।
USB4 का समाक्षीय संस्करण अचानक सामने आ गया।
USB3.1 10G युग में, कई निर्माताओं ने उच्च आवृत्ति प्रदर्शन की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए समाक्षीय संरचना को अपनाया। इससे पहले USB श्रृंखला में समाक्षीय संस्करण का उपयोग नहीं किया जाता था, इसके अनुप्रयोग परिदृश्य मुख्य रूप से नोटबुक, मोबाइल फोन, GPS, मापन उपकरण, ब्लूटूथ तकनीक आदि में हैं। केबल के सामान्य अनुप्रयोगों में चिकित्सा समाक्षीय लाइन, टेफ्लॉन समाक्षीय इलेक्ट्रॉनिक लाइन, रेडियो आवृत्ति समाक्षीय तार आदि शामिल हैं। बाज़ार में लागत नियंत्रण की आवश्यकताओं के कारण, USB3.1 युग में प्रदर्शन संबंधी आवश्यकताओं को पूरा करने वाले उत्पादों ने तेज़ी से बाज़ार पर कब्जा कर लिया, लेकिन USB4 के साथ बाज़ार में उच्च आवृत्ति संचरण की आवश्यकताएं और भी कठोर होती जा रही हैं, और उच्च गति संचरण के लिए तार में मजबूत हस्तक्षेप-रोधी क्षमता और विद्युत प्रदर्शन स्थिरता की आवश्यकता होती है। उच्च आवृत्ति संचरण की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, वर्तमान में USB4 का मुख्य आधार समाक्षीय संस्करण ही है। समाक्षीय का उत्पादन और निर्माण प्रक्रिया एक जटिल प्रक्रिया है, और उच्च आवृत्ति और उच्च गति अनुप्रयोगों को हल करने के लिए उपयुक्त उत्पादन उपकरण और परिपक्व एवं स्थिर उत्पादन प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। उत्पाद के उत्पादन में, सामग्री चयन, प्रक्रिया मापदंड और प्रक्रिया नियंत्रण में, विशेष प्रयोगशाला परीक्षणों के विद्युत मापदंड महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। समाक्षीय संरचना के विकास में आने वाली बाधाओं में से एक यह है कि आपकी (सामग्री लागत, प्रसंस्करण लागत) अन्य चीजें अच्छी हैं, लेकिन बाजार का विकास हमेशा उच्चतम बैच मूल्य प्राप्त करने के इर्द-गिर्द घूमता है। ट्विस्ट संस्करण की जोड़ी हमेशा समाक्षीय संरचना के विकास अनुसंधान और विकास तथा सफलताओं के क्षेत्र में अग्रणी रही है।
समाक्षीय केबल की संरचना को अंदर से बाहर की ओर क्रमशः इस प्रकार देखा जा सकता है: केंद्रीय चालक, इन्सुलेटिंग परत, बाहरी चालक परत (धातु की जाली), और तार की बाहरी परत। समाक्षीय केबल दो चालकों से मिलकर बना एक मिश्रित पदार्थ है। समाक्षीय केबल के केंद्रीय तार का उपयोग सिग्नल संचारित करने के लिए किया जाता है। धातु की परिरक्षण परत दो भूमिकाएँ निभाती है: एक तो सिग्नल के लिए सामान्य आधार के रूप में धारा प्रवाह प्रदान करना, और दूसरी विद्युत चुम्बकीय शोर के हस्तक्षेप को परिरक्षण परत के रूप में दबाना। केंद्रीय तार और परिरक्षण परत के बीच अर्ध-फोमिंग पॉलीप्रोपाइलीन इन्सुलेशन परत होती है। इन्सुलेशन परत केबल के संचरण गुणों को निर्धारित करती है और केंद्रीय तार को प्रभावी ढंग से सुरक्षित रखती है, यही कारण है कि यह महंगी होती है।
क्या USB4 का ट्विस्टेड पेयर वर्जन आने वाला है?
जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट उच्च आवृत्तियों पर काम करते हैं, इलेक्ट्रॉनिक घटकों के विद्युत गुणों को समझना अधिक कठिन हो जाता है। जब घटक का आकार या पूरे सर्किट का आकार ऑपरेटिंग आवृत्ति की तरंगदैर्ध्य से एक से अधिक होता है, तो सर्किट के प्रेरकत्व और धारिता का मान, या घटकों के पदार्थ गुणों का परजीवी प्रभाव आदि, यहां तक कि तार युग्म संरचना का उपयोग करने पर भी, बुनियादी आवृत्ति मापदंडों का परीक्षण ग्राहकों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर पाता है। और समाक्षीय संरचना की तुलना में इसकी लचीलता और व्यास बहुत अधिक होने के कारण, USB युग्म का उपयोग बैचों में क्यों नहीं किया जा सकता है? सामान्य तौर पर, केबल के उपयोग की आवृत्ति जितनी अधिक होती है, सिग्नल की तरंगदैर्ध्य उतनी ही कम होती है, और तिरछापन पिच जितना कम होता है, संतुलन प्रभाव उतना ही बेहतर होता है। हालांकि, बहुत कम स्प्लिसिंग पिच से उत्पादन क्षमता कम हो जाती है और इन्सुलेटेड कोर तार में खिंचाव आ जाता है। लाइन युग्म की पिच बहुत कम होने पर, मरोड़ की संख्या अधिक होती है, और अनुभाग पर मरोड़ तनाव गंभीर रूप से केंद्रित होता है, जिसके परिणामस्वरूप इन्सुलेशन परत में गंभीर विकृति और क्षति होती है, और अंततः विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में विकृति उत्पन्न होती है, जो SRL मान और क्षीणन जैसे कुछ विद्युत संकेतकों को प्रभावित करती है। जब इन्सुलेशन में असमानता होती है, तो इन्सुलेटिंग सिंगल लाइन के घूर्णन और परिक्रमण के कारण चालकों के बीच की दूरी समय-समय पर बदलती रहती है, जिससे प्रतिबाधा में आवधिक उतार-चढ़ाव होता है। यह उतार-चढ़ाव अवधि अपेक्षाकृत लंबी होती है। उच्च आवृत्ति संचरण में, इस धीमी गति से होने वाले परिवर्तन को विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा पहचाना जा सकता है और यह प्रतिगमन हानि मान को प्रभावित करता है। USB4 पेयर संस्करण का उपयोग बैचों में नहीं किया जा सकता है।
जमीन पर नहीं, लेकिन अपने खराब कोएक्सियल केबल का उपयोग नहीं करना चाहते, इसलिए लोगों ने उत्पाद बनाने के लिए USB4 शील्डिंग के विभिन्न तरीकों का परीक्षण करना शुरू किया। सबसे बड़ी कमी यह थी कि कंडक्टर आसानी से मुड़ जाता था, और समानांतर पैकेट के साथ सीधे काम करने से कंडक्टर के मुड़ने से बचा जा सकता था। जैसा कि हम सभी जानते हैं, वर्तमान में SAS, SFP+ आदि हाई-स्पीड लाइन में उपयोग किए जाते हैं, जो यह दर्शाता है कि इसका प्रदर्शन सामान्य संस्करण से कहीं अधिक है। हाई-फ्रीक्वेंसी डेटा लाइन का एक महत्वपूर्ण कार्य डेटा सिग्नल को प्रसारित करना है, लेकिन उपयोग के दौरान इसके आसपास कई प्रकार की हस्तक्षेप जानकारी आ सकती है। आइए विचार करें कि यदि ये हस्तक्षेप सिग्नल डेटा लाइन के आंतरिक कंडक्टर में प्रवेश करते हैं और मूल प्रेषित सिग्नल पर आरोपित हो जाते हैं, तो क्या यह मूल प्रेषित सिग्नल में हस्तक्षेप या परिवर्तन कर सकता है, जिससे उपयोगी सिग्नल हानि या समस्याएं हो सकती हैं? एल्यूमीनियम फ़ॉइल की परत का अंतर यह है कि यह हमें जानकारी हस्तांतरित करने के लिए सुरक्षात्मक और परिरक्षण का कार्य करती है, जिसका उपयोग संचरण के दौरान बाहरी स्वतंत्र संकेतों के हस्तक्षेप को कम करने के लिए किया जाता है। मुख्य पैकेज बेल्ट सामग्री और एल्यूमीनियम फ़ॉइल पुल में एल्यूमीनियम फ़ॉइल सीलिंग और परिरक्षण का उपयोग किया जाता है, प्लास्टिक फिल्म पर एक तरफा या दो तरफा कोटिंग होती है, और केबल के परिरक्षण के रूप में लू: सु कंपोजिट फ़ॉइल का उपयोग किया जाता है। केबल फ़ॉइल की सतह पर कम तेल की आवश्यकता होती है, इसमें कोई छेद नहीं होते हैं और इसके यांत्रिक गुण उच्च होते हैं। लपेटने की प्रक्रिया में दो इन्सुलेटेड कोर तारों और ग्राउंड तारों को लपेटने वाली मशीन के माध्यम से एक साथ इकट्ठा किया जाता है। साथ ही, तार युग्म को परिरक्षित करने और लपेटे गए कोर तारों की संरचना को स्थिर करने के लिए बाहरी ब्रेड पर एल्यूमीनियम फ़ॉइल की एक परत और स्व-चिपकने वाली पॉलिएस्टर टेप की एक परत का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया तार के गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है, जिसमें प्रतिबाधा, विलंब अंतर, क्षीणन शामिल हैं, क्योंकि इसका उत्पादन शिल्प की आवश्यकताओं के अनुसार सख्ती से किया जाना चाहिए, इसलिए विद्युत गुणों का परीक्षण किया जाता है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि लपेटा गया कोर तार आवश्यकता के अनुरूप है। बेशक, सभी डेटा लाइनों में परिरक्षण की दो परतें नहीं होती हैं। कुछ में कई परतें होती हैं, कुछ में केवल एक परत होती है, या बिल्कुल भी नहीं होती। शील्डिंग दो स्थानिक क्षेत्रों के बीच एक धात्विक पृथक्करण है जो एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में विद्युत, चुंबकीय और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रेरण और विकिरण को नियंत्रित करता है। विशेष रूप से, कंडक्टर कोर को एक शील्डिंग बॉडी से घेरा जाता है ताकि वे बाहरी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र/हस्तक्षेप सिग्नल से प्रभावित न हों, और हस्तक्षेप विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र/सिग्नल को बाहर की ओर फैलने से रोका जा सके। यूएसबी डिफरेंशियल पेयर हाई फ्रीक्वेंसी सिग्नल टेस्टिंग को कोएक्सियल के समान माना जा सकता है, डिफरेंशियल पेयर यूएसबी4 केबल आ रही है।
पोस्ट करने का समय: 16 अगस्त 2022
