極細同軸線束跳線連接與低傳輸損耗基板連接的傳輸比較
目錄:
1) 內部損耗值參考規範; 損失的預算
2) USB4典型內部連接方式(20Gbps (10GHz) / Lane)
3) 極細同軸線束跳線與低傳輸損耗基板連接的傳輸對比測試結果
4) 高速傳輸用I-PEX極細同軸連接器
5) 測試條件
內部損耗值參考規範; 損失的預算
隨著大容量儲存設備的使用增加，在個人電腦、平板電腦、智慧型手機等消費產品上可以更容易欣賞高分辨率圖像和視頻。因此，需要在這些設備上處理的信息量急劇增加，設備中的信號速度越來越快。
但是，傳輸訊號的速度越高，在傳輸路徑中出現的導體損耗、介質損耗等傳輸損耗就越大，使得訊號的傳輸更加困難。因此，根據傳輸標準，有稱為損耗預算的內部損耗值的參考規格 。
例如，在USB4(*1)規範Ver. 1.0 [Thunderbolt 4(*2)]的情況下，這是一個20Gbps (10GHz)/Lane高速傳輸，設備A、線纜和設備B的損失預算指定為-7.5 dB，如下圖所示
* 1: USB4是USB-IF標準組織定義的標準名稱。
* 2: Thunderbolt 4是Intel公司開發的高速數據傳輸技術
USB4典型內部連接方式(20Gbps (10GHz) / Lane)
如果能夠在-7.5 dB的損失預算範圍內在PCB板上長距離傳輸高速信號，設計者在設計他們的PCB板時就會有更大的靈活性。 (1) USB4等高速信號在傳輸距離達到一定的情況下，可以使用低傳輸損耗基板進行傳輸。但是，傳輸距離越長，傳輸路徑中的損耗就越大，在損耗預算範圍內傳輸信號就越困難。因此，如果傳輸路徑較長，就需要採取措施抑制傳輸路徑中產生的損耗。
雖然可以通過使用超低傳輸損耗基板來延長傳輸距離，但這可能導致產品大規模生產的成本顯著增加。在抑制損失的同時延長所需傳輸距離的其他措施可能是:(2)使用適用於高速傳輸的跳線傳輸路徑，或(3)使用Retimer IC來校正衰減的訊號波形並再現原始波形。
在本節中，我們對(1)低傳輸損耗基板和(2)極細同軸線跳線進行了傳輸損耗比較測試。
極細同軸線束跳線與低傳輸損耗基板連接的傳輸對比測試結果
- 傳輸損耗的比較
CABLINE®-VS II 極細同軸線束跳線 < 低傳輸損耗基板 - 傳輸距離(USB4 (Thunderbolt 4)規範(20Gbps (10GHz) / Lane)
CABLINE®-VS II 極細同軸線束裝跳線 > 低傳輸損耗基板
1. 採用極細同軸線束跳線傳輸:2英寸，4英寸，8英寸，10英寸
2. 採用低損耗基板傳輸:2英寸、4英寸
根據上述實測結果計算出每個傳輸路徑損耗為-7.5 dB的最大傳輸長度(供參考)
在任何傳輸速度下，CABLINE®-VS II極細同軸線束跳線傳輸距離約為使用低傳輸損耗板傳輸距離的2至3倍。
總結
高速傳輸用I-PEX極細同軸連接器
I-PEX提供了許多具有EMC屏蔽和機械鎖扣功能的極細同軸連接器系列，適用於USB4 [20 Gbps (10 GHz)/Lane]的跳線連接
- CABLINE®-VS II (本次測試中所使用的連接器)
0.5 mm 間距，水平對插款式 - CABLINE®-CA II
0.4 mm 間距，水平對插款式（狹窄空間的款式） - CABLINE®-CA II PLUS
0.4 mm 間距，水平對插款式（較寬空間的款式） - CABLINE®-UM
0.4 mm 間距，90度出線垂直插拔款式
測試條件
低損耗基板*
- 介電常數:3.7
(*一般FR-4板的介電常數約為4.7 ~ 5.0) - 極細同軸線束規格:
- 傳動方式:差動傳動
- 測試設備:Network analyzer Keysight technologies E5071C
- 測量頻率:20MHz~20GHz
- 被測位置:1,2,3,4 (G,S,S,G)
樣本圖像
製作不同長度(2、4、8和10英寸)的低傳輸損耗基板和CABLINE®-VS II極細同軸線束跳線，並比較插入損耗。
樣本照片
