Truyền kết nối USB 3.0 qua đầu nối D-SUB

Tôi cần truyền cáp USB qua tường buồng chân không, chỉ có mặt bích D-SUB có sẵn. Vì vậy, tôi đã cắt cáp USB làm đôi và hàn một đầu nối D-SUB cho mỗi nửa. Đối với các kết nối USB 2.0, điều này hoạt động mà không có bất kỳ vấn đề nào, nhưng tôi đã gặp sự cố khi kết nối USB 3.0 hoạt động.

Cụ thể, máy tính phát ra âm thanh kết nối / ngắt kết nối cứ sau vài giây khi cắm cáp. Cách giải quyết duy nhất là đẩy đầu nối chậm, cho đến khi thiết bị được nhận diện, về cơ bản là buộc kết nối USB 2.0.

Tôi cho rằng điều này là do không đủ khả năng che chắn để có được liên kết USB 3.0?

Các kết nối riêng lẻ có vẻ ổn, với mức kháng <3Ω cho mỗi người và không có quần short. Dưới đây là sơ đồ về cách tôi định tuyến cáp qua đầu nối:

Như trong hình, tấm khiên được nối với vỏ của đầu nối để nối tấm khiên ở cả hai bên với nhau. Tôi đã cố gắng giữ lượng che chắn bị phá hủy ở mức thấp, với khoảng 3cm ở hai bên được gỡ bỏ.

Nguyên nhân rất có thể cho sự thất bại này, và làm thế nào để tránh nó trong tương lai, nếu có thể?

Tôi cho rằng điều này là do không đủ khả năng che chắn để có được liên kết USB 3.0?

Nhiều khả năng là bạn chỉ đơn giản giới thiệu sự phá vỡ trở kháng rất có ý nghĩa bằng cách tách các cặp dây dẫn của dây dẫn siêu tốc mà giao tiếp không thể diễn ra đúng cách.

Nguyên nhân rất có thể cho sự thất bại này, và làm thế nào để tránh nó trong tương lai, nếu có thể?

Như đã nói, bạn không thể tùy ý tách các dây dẫn của USB3: tín hiệu được mang dưới dạng trường điện từ giữa các dây dẫn; bởi vì tần số tín hiệu của USB3 nằm trong phạm vi vi sóng, nên việc tách cặp dây dẫn của bạn về cơ bản có nghĩa là bạn phá vỡ sự vận chuyển năng lượng.

Có lẽ bạn sẽ không thể giải quyết tình huống này bằng các đầu nối D-SUB hiện tại của mình. Bạn sẽ cần thay thế các đầu nối này bằng các đầu nối ít nhất giữ lại trở kháng 90Ω danh nghĩa của các cặp đầu nối USB3 SS. Đây có thể là cách dễ nhất để đạt được điều đó là thông qua các đầu nối USB3.

Có hai vấn đề ở đây:

1) Cáp USB có khả năng trao đổi nóng, nghĩa là các chân nguồn được gắn trước (chúng dài hơn các chân dữ liệu). Đầu nối d-sub không được chế tạo để cắm nóng, các chân có cùng độ dài và một số đầu tiên tham gia tùy thuộc vào góc mà D-sub được cắm và có khả năng gây ra sự cố

2) Trở kháng của các dòng vi sai (như đã đề cập trước đây) cần phải là 90Ω, nếu không các tín hiệu vi sai nhanh sẽ phản xạ và suy giảm nếu không khớp đúng. Đầu nối cũng cần được điều khiển trở kháng để truyền tín hiệu nhanh qua nó.

Thông số kỹ thuật USB 3.0 sử dụng tín hiệu tần số thấp (10-50 MHz) để bắt đầu liên kết với phía bên kia. Bộ thu phát SFP + thường không bao gồm phạm vi này, ít nhất là không có trong bảng dữ liệu của họ (nó giống như 300-2500 MHz hoặc hơn). Vì vậy, tín hiệu quan trọng này có thể không đến được phía bên kia một cách chính xác và do đó việc thiết lập liên kết có thể thất bại. Nguồn: http://billauer.co.il/blog/2015/12/usb-superspeed-abul/

Vấn đề với d-sub của bạn là nó có thể có điện dung tương tự như điện dung tương tự như những gì được hiển thị bên dưới và không đủ nhanh để truyền tín hiệu nhanh 2,5 GHz của USB 3.0

Nguồn: https://www.farnell.com/datasheets/66098.pdf

Vậy bạn có thể làm gì về nó?

Nếu bạn không cần phải có USB 3.0, bạn có thể muốn thử chỉ sử dụng các dòng GND, Vcc, D + và D. Nếu cắm nóng D-sub có thể tránh được thì đó có thể là tốt nhất (cắm đầu nối đi vào trung tâm).

Họ cũng tạo ra các tiến trình cổng USB 3.0 tương thích với UHV nếu bạn muốn khoan một lỗ khác trên đĩa của mình hoặc tìm một cách khác để đưa nó vào.

Vấn đề với đầu nối DB-9 là nó không "điều khiển trở kháng" và không có lá chắn giữa các cặp tín hiệu (bạn cần sử dụng các cặp vi sai thông qua đầu nối và che chắn chúng khỏi các cặp khác). USB 3.0 hoạt động ở tốc độ tín hiệu 2,5 GHz và "dây lỏng 3 cm" là một tiêu chí cho nó. Sự không phù hợp trở kháng tạo ra vô số phản xạ tín hiệu (gây ra cái gọi là "nhiễu liên ký hiệu") và việc trao đổi chéo đáng kể giữa các cặp Rx và Tx sẽ giết chết sự kết hợp tín hiệu gây ra sự sụt giảm liên kết lớn. Thông số kỹ thuật USB 3.x có các yêu cầu rất nghiêm ngặt đối với trở kháng và nhiễu xuyên âm gần và xa trên cáp.

Để có kết nối USB 3.x với máy ảnh nội bộ của bạn, bạn cần thực hiện tìm kiếm nặng các đầu nối USB cấp chân không (nếu có, chúng có thể) hoặc sử dụng nguồn cấp dữ liệu đa pin đồng trục 50 cấp độ RF kết nối, không gian cấp. Có các đầu nối kích thước Sub-D hai trục, bạn cần ít nhất hai kênh twinaxial, tương tự như kênh này:

Bạn cũng có thể sử dụng các đầu nối được sử dụng cho kết nối ethernet, nếu bạn có thể tìm thấy chúng ở phiên bản cấp chân không, đại loại như thế này

Trong trường hợp xấu nhất, bạn có thể sử dụng bốn đầu nối loại SMA thông qua nguồn cấp dữ liệu và tạo bộ chuyển đổi USB sang SMA, tương tự như những gì USB-IF sử dụng trong kiểm tra kết nối và chứng nhận cáp, đại loại như sau:

Một số nguồn cho các giải pháp thông qua cấp chân không là Công nghệ Pave , Sản phẩm chân không MDC và nhiều khả năng khác.

Trong mọi trường hợp, tôi thấy không có cơ hội để có kênh USB SuperSpeed ​​đáng tin cậy bằng cách sử dụng các đầu nối DB-9, và bạn sẽ cần làm lại nghiêm túc trong buồng của mình.