Cáp SAS tốc độ cao: Đầu nối và Tối ưu hóa tín hiệu

Cáp SAS tốc độ cao: Đầu nối và Tối ưu hóa tín hiệu

Thông số kỹ thuật về tính toàn vẹn của tín hiệu

Một số thông số chính của tính toàn vẹn tín hiệu bao gồm suy hao chèn, nhiễu xuyên âm đầu gần và đầu xa, suy hao phản hồi, méo lệch trong các cặp vi sai, và biên độ từ chế độ vi sai sang chế độ chung. Mặc dù các yếu tố này có mối quan hệ tương hỗ và ảnh hưởng lẫn nhau, chúng ta có thể xem xét từng yếu tố một để nghiên cứu tác động chính của nó.
Mất chèn
Suy hao chèn là sự suy giảm biên độ tín hiệu từ đầu phát đến đầu thu của cáp và tỷ lệ thuận với tần số. Suy hao chèn cũng phụ thuộc vào cỡ dây, như thể hiện trong biểu đồ suy hao bên dưới. Đối với các thành phần bên trong tầm ngắn sử dụng cáp 30 hoặc 28-AWG, cáp chất lượng cao phải có độ suy hao nhỏ hơn 2 dB/m ở tần số 1,5 GHz. Đối với SAS 6 Gb/s ngoài sử dụng cáp 10m, nên sử dụng cáp có cỡ dây trung bình là 24, có độ suy hao chỉ 13 dB ở tần số 3 GHz. Nếu bạn muốn đạt được biên độ tín hiệu cao hơn ở tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, hãy chỉ định cáp có độ suy hao thấp hơn ở tần số cao cho cáp dài hơn, chẳng hạn như SFF-8482 với cáp POWER hoặc SlimSAS SFF-8654 8i.

Nhiễu xuyên âm
Nhiễu xuyên âm đề cập đến lượng năng lượng được truyền từ một cặp tín hiệu hoặc cặp vi sai này sang một cặp tín hiệu hoặc cặp vi sai khác. Đối với cáp SAS, nếu nhiễu xuyên âm đầu gần (NEXT) không đủ nhỏ, nó sẽ gây ra hầu hết các vấn đề về liên kết. Việc đo nhiễu xuyên âm đầu gần (NEXT) chỉ được thực hiện ở một đầu cáp và đó là kích thước của năng lượng được truyền từ cặp tín hiệu truyền đầu ra đến cặp nhận đầu vào. Việc đo nhiễu xuyên âm đầu xa (FEXT) được thực hiện bằng cách đưa tín hiệu vào cặp truyền ở một đầu cáp và quan sát lượng năng lượng vẫn còn trên tín hiệu truyền ở đầu kia của cáp. Nhiễu xuyên âm đầu xa (NEXT) trong các thành phần cáp và đầu nối thường do cách ly kém của cặp vi sai tín hiệu, có thể do ổ cắm và phích cắm, nối đất không đầy đủ hoặc xử lý không đúng cách khu vực đầu cuối cáp. Các nhà thiết kế hệ thống cần đảm bảo rằng các nhà lắp ráp cáp đã giải quyết ba vấn đề này, chẳng hạn như trong các thành phần như MINI SAS HD SFF-8644 hoặc OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 và 28 là các đường cong suy hao cáp 100Ω điển hình.

Đối với cụm cáp chất lượng cao, NEXT được đo theo “SFF-8410 – Thông số kỹ thuật về Thử nghiệm và Yêu cầu Hiệu suất Đồng HSS” phải thấp hơn 3%. Đối với thông số S, NEXT phải lớn hơn 28 dB.
Mất mát trả lại
Suy hao phản xạ đo lường độ lớn của năng lượng phản xạ từ hệ thống hoặc cáp khi tín hiệu được đưa vào. Năng lượng phản xạ này làm giảm biên độ tín hiệu ở đầu thu của cáp và có thể dẫn đến các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu ở đầu phát, từ đó gây ra các vấn đề nhiễu điện từ cho hệ thống và các nhà thiết kế hệ thống.
Suy hao phản hồi này là do sự không tương thích trở kháng trong các thành phần cáp. Chỉ bằng cách xử lý vấn đề này thật cẩn thận, trở kháng mới không thay đổi khi tín hiệu đi qua ổ cắm, phích cắm và đầu nối cáp, nhằm giảm thiểu sự biến thiên trở kháng. Tiêu chuẩn SAS-4 hiện hành cập nhật giá trị trở kháng từ ±10Ω trong SAS-2 lên ±3Ω. Cáp chất lượng cao nên duy trì yêu cầu trong phạm vi dung sai danh định là 85 hoặc 100 ± 3Ω, chẳng hạn như SFF-8639 với cáp SATA 15P hoặc MCIO 74 chân.

Biến dạng lệch
Trong cáp SAS, có hai loại méo lệch: giữa các cặp vi sai và trong các cặp vi sai (lý thuyết toàn vẹn tín hiệu – tín hiệu vi sai). Về mặt lý thuyết, nếu nhiều tín hiệu được đưa vào đồng thời ở một đầu cáp, chúng sẽ đến đầu kia cùng lúc. Nếu các tín hiệu này không đến đồng thời, hiện tượng này được gọi là méo lệch cáp hoặc méo lệch trễ. Đối với các cặp vi sai, méo lệch trong cặp vi sai là độ trễ giữa hai dây dẫn của cặp vi sai, trong khi méo lệch giữa các cặp vi sai là độ trễ giữa hai bộ cặp vi sai. Méo lệch lớn hơn trong cặp vi sai có thể làm giảm sự cân bằng vi sai của tín hiệu được truyền, làm giảm biên độ tín hiệu, tăng độ trễ thời gian và gây ra các vấn đề nhiễu điện từ. Đối với cáp chất lượng cao, méo lệch trong cặp vi sai phải nhỏ hơn 10 ps, ​​chẳng hạn như SFF-8654 8i đến SFF-8643 hoặc cáp chèn chống lệch.
Nhiễu điện từ
Có nhiều nguyên nhân gây ra vấn đề nhiễu điện từ trong cáp: che chắn kém hoặc không che chắn, phương pháp tiếp địa không đúng, tín hiệu vi sai không cân bằng, và hơn nữa, trở kháng không khớp cũng là một nguyên nhân. Đối với cáp ngoài trời, che chắn và tiếp địa có thể là hai yếu tố quan trọng nhất cần được xử lý, chẳng hạn như cáp tiếp địa SFF-8087 với lưới đỏ hoặc cáp tiếp địa lưới Cooper.
Thông thường, lớp chắn nhiễu bên ngoài hoặc nhiễu điện từ nên là lớp chắn kép bằng lá kim loại và lớp bện, với độ phủ tổng thể ít nhất 85%. Đồng thời, lớp chắn này nên được kết nối với vỏ ngoài của đầu nối, với kết nối hoàn chỉnh 360°. Lớp chắn của từng cặp vi sai nên được cách ly khỏi lớp chắn bên ngoài, và các đường lọc của chúng nên kết thúc tại tín hiệu hệ thống hoặc đất DC để đảm bảo kiểm soát trở kháng thống nhất cho đầu nối và các thành phần cáp, chẳng hạn như cáp đầu nối chống đứt hoặc chống trượt SFF-8654 8i Full Wrap.