Przeprowadź połączenie USB 3.0 przez złącze D-SUB

Muszę przeprowadzić kabel USB przez ścianę komory próżniowej, dla której mamy tylko dostępne kołnierze przejściowe D-SUB. Przeciąłem więc kabel USB na pół i przylutowałem złącze D-SUB do każdej połowy. W przypadku połączeń USB 2.0 działa to bez żadnych problemów, ale miałem problemy z uzyskaniem połączenia USB 3.0.

W szczególności komputer emituje dźwięk łączenia / rozłączania co kilka sekund po podłączeniu kabla. Jedynym sposobem obejścia tego problemu jest powolne wciskanie złącza, dopóki urządzenie nie zostanie rozpoznane, co zasadniczo wymusza połączenie USB 2.0.

Zakładam, że jest to spowodowane niewystarczającym ekranowaniem, aby uzyskać łącze USB 3.0?

Poszczególne połączenia wydają się być w porządku, z rezystancją <3Ω dla każdego i bez zwarć. Poniżej znajduje się schemat, w jaki sposób poprowadziłem kable przez złącze:

Jak pokazano na rysunku, ekran jest podłączony do osłony złącza, aby połączyć ekran po obu stronach razem. Starałem się, aby ilość zniszczonego ekranu była niska, z odległości około 3 cm po obu stronach.

Jaka jest najbardziej prawdopodobna przyczyna tego niepowodzenia i jak go uniknąć w przyszłości, jeśli to możliwe?

Zakładam, że jest to spowodowane niewystarczającym ekranowaniem, aby uzyskać łącze USB 3.0?

Bardziej prawdopodobne jest, że po prostu wprowadzisz tak znaczącą przerwę impedancyjną, oddzielając pary przewodników przewodów o dużej prędkości, że komunikacja nie będzie mogła odbyć się prawidłowo.

Jaka jest najbardziej prawdopodobna przyczyna tego niepowodzenia i jak go uniknąć w przyszłości, jeśli to możliwe?

Jak powiedziano, nie można po prostu arbitralnie rozdzielić przewodów USB3: sygnał jest przenoszony jako pole elektromagnetyczne między przewodnikami; ponieważ częstotliwości sygnału USB3 mieszczą się w zakresie mikrofal, podział pary przewodów zasadniczo oznacza przerwanie transportu energii.

Prawdopodobnie nie będziesz w stanie rozwiązać tej sytuacji przy użyciu obecnych złącz D-SUB. Musisz wymienić te złącza na te, które przynajmniej zachowują nominalną impedancję 90 Ω par złącz USB3 SS. Jest to prawdopodobnie najłatwiejszy sposób na osiągnięcie tego przez same złącza USB3.

Istnieją tutaj dwa problemy:

1) Kabel USB można wymieniać podczas pracy na gorąco, co oznacza, że ​​najpierw podłączone są styki zasilania (są dłuższe niż styki danych). Złącze d-sub nie jest zbudowane do podłączania na gorąco, wszystkie styki mają tę samą długość, a niektóre zaczynają się najpierw w zależności od kąta, w którym wtyczka D-sub jest podłączona i może powodować problemy

2) Impedancja linii różnicowych (jak wspomniano wcześniej) musi wynosić 90 Ω, w przeciwnym razie szybkie sygnały różnicowe będą odbijać i tłumić, jeśli nie zostaną odpowiednio dopasowane. Złącze musi również być kontrolowane impedancją, aby przepuszczać przez niego szybkie sygnały.

Specyfikacja USB 3.0 wykorzystuje sygnalizację niskiej częstotliwości (10-50 MHz) do zainicjowania połączenia z drugą stroną. Urządzenia nadawczo-odbiorcze SFP + zwykle nie obejmują tego zakresu, przynajmniej nie w ich arkuszach danych (jest to mniej więcej 300-2500 MHz). Tak więc ten istotny sygnał może nie docierać prawidłowo na drugą stronę, a zatem ustanowienie połączenia może się nie powieść. Źródło: http://billauer.co.il/blog/2015/12/usb-superspeed-parallel/

Problem z twoim subwooferem polega na tym, że prawdopodobnie ma on pojemność \ indukcyjność podobną do tych pokazanych poniżej i nie jest wystarczająco szybki, aby przejść przez szybką sygnalizację 2,5 GHz USB 3.0

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

Więc co możesz z tym zrobić?

Jeśli nie musisz mieć USB 3.0, możesz spróbować użyć tylko linii GND, Vcc, D + i D-. Jeśli można uniknąć podłączania D-sub na gorąco, może to być najlepsze (podłącz złącze prowadzące do koncentratora).

Dokonują również przepustów portów USB 3.0 zgodnych z UHV, jeśli chcesz wywiercić kolejny otwór w płycie lub znaleźć inny sposób na włożenie go.

Problem ze złączem DB-9 polega na tym, że nie jest on „kontrolowany impedancją” i nie ma ekranu między parami sygnałów (należy użyć par różnicowych przez złącze i osłonić je przed innymi parami różnic). USB 3.0 działa z częstotliwością sygnału 2,5 GHz, a „luźny przewód 3 cm” jest dla niego zabójczy. Niedopasowanie impedancji powoduje mnogość odbić sygnału (powodując tak zwane „interferencje między symbolami”), a znaczące przenikanie między parami Rx i Tx zabije spójność sygnału powodując masowe spadki łącza. Specyfikacje USB 3.x mają bardzo surowe wymagania dotyczące impedancji oraz przesłuchów w pobliżu i na końcu kabla.

Aby mieć połączenie USB 3.x z kamerą wewnętrzną, musisz przeprowadzić intensywne wyszukiwanie próżniowych złączy USB (jeśli takowe mogą istnieć) lub użyć koncentrycznego, wielopinowego przelotu 50-Ω klasy RF złącza kosmiczne. Istnieją dwuosiowe złącza Sub-D, potrzebujesz co najmniej dwóch kanałów twinax, podobnych do tego:

Można również użyć złączy używanych do łączności Ethernet, jeśli można je znaleźć w wersji próżniowej, coś takiego

W najgorszym przypadku można użyć czterech przejściowych złączy typu SMA i wykonać adapter USB-SMA, podobny do tego, którego używa USB-IF w testowaniu połączeń i certyfikacji kabli, coś takiego:

Niektóre źródła próżniowych rozwiązań przepustowych to Pave Technology , MDC Vacuum Products i prawdopodobnie wiele innych.

W każdym razie nie widzę szansy na posiadanie niezawodnego kanału USB SuperSpeed ​​za pomocą złączy DB-9, a ty będziesz musiał poważnie przerobić swoją komorę.