Lewati koneksi USB 3.0 melalui konektor D-SUB

Saya perlu melewati kabel USB melalui dinding ruang vakum, yang kami hanya memiliki passthrough D-SUB tersedia. Jadi saya memotong kabel USB menjadi dua dan menyolder konektor D-SUB untuk masing-masing setengahnya. Untuk koneksi USB 2.0, ini berfungsi tanpa masalah, tapi saya kesulitan mendapatkan koneksi USB 3.0 agar berfungsi.

Secara khusus, komputer memancarkan suara hubungkan / lepaskan berulang kali setiap beberapa detik ketika kabel dicolokkan. Satu-satunya solusi adalah mendorong konektor secara perlahan, sampai perangkat dikenali, pada dasarnya memaksa koneksi USB 2.0.

Saya menganggap ini karena tidak cukupnya pelindung untuk mendapatkan tautan USB 3.0?

Koneksi individual tampaknya baik-baik saja, dengan resistensi <3Ω untuk masing-masing dan tidak ada celana pendek. Di bawah ini adalah diagram tentang bagaimana saya merutekan kabel melalui konektor:

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, perisai terhubung ke cangkang konektor untuk menghubungkan perisai di kedua sisi bersama-sama. Saya mencoba untuk menjaga jumlah perisai yang dihancurkan rendah, dengan sekitar 3cm di kedua sisi dihapus.

Apa kemungkinan penyebab kegagalan ini, dan bagaimana cara menghindarinya di masa depan, jika memungkinkan?

Saya menganggap ini karena tidak cukupnya pelindung untuk mendapatkan tautan USB 3.0?

Ini lebih mungkin bahwa Anda cukup memperkenalkan break impedansi yang sangat signifikan dengan memisahkan pasangan konduktor dari konduktor kecepatan tinggi sehingga komunikasi tidak dapat terjadi dengan baik.

Apa kemungkinan penyebab kegagalan ini, dan bagaimana cara menghindarinya di masa depan, jika memungkinkan?

Seperti yang dikatakan, Anda tidak bisa hanya memisahkan konduktor USB3 secara sewenang-wenang: sinyalnya dibawa sebagai medan elektromagnetik di antara konduktor; karena frekuensi sinyal USB3 solid dalam jangkauan gelombang mikro, pemisahan pasangan konduktor Anda pada dasarnya berarti Anda memutus pengangkutan energi.

Anda mungkin tidak akan dapat menyelesaikan situasi ini menggunakan konektor D-SUB Anda saat ini sama sekali. Anda harus mengganti konektor ini dengan yang setidaknya mempertahankan impedansi nominal 90Ω dari pasangan konektor USB3 SS. Sangat mungkin cara termudah untuk mencapai itu adalah melalui konektor USB3 sendiri.

Ada dua masalah disini:

1) Kabel USB hot swappable, artinya pin daya diaktifkan terlebih dahulu (lebih panjang dari pin data). Konektor d-sub tidak dibangun untuk plugging panas, pin semua panjangnya sama dan beberapa terhubung terlebih dahulu tergantung pada sudut di mana D-sub dicolokkan dan berpotensi menyebabkan masalah

2) Impedansi garis diferensial (seperti yang disebutkan sebelumnya) harus 90Ω, jika tidak, sinyal diferensial cepat akan mencerminkan dan melemahkan jika tidak cocok dengan benar. Konektor juga perlu dikontrol impedansi untuk melewati sinyal cepat melewatinya.

Spesifikasi USB 3.0 menggunakan pensinyalan frekuensi rendah (10-50 MHz) untuk memulai tautan dengan pihak lain. Transceiver SFP + biasanya tidak mencakup kisaran ini, setidaknya tidak dalam lembar datanya (lebih seperti 300-2500 MHz atau lebih). Jadi sinyal vital ini mungkin tidak mencapai sisi lain dengan benar, dan karenanya pembentukan tautan mungkin gagal. Sumber: http://billauer.co.il/blog/2015/12/idb-superspeed-parallel/

Masalah dengan d-sub Anda mungkin memiliki kapasitansi \ induktansi yang serupa dengan yang ditunjukkan di bawah ini, dan tidak cukup cepat untuk melewati pensinyalan 2.5GHz cepat dari USB 3.0

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

Jadi, apa yang dapat Anda lakukan?

Jika Anda tidak harus memiliki USB 3.0, Anda mungkin ingin mencoba hanya menggunakan GND, Vcc, D + dan D-line. Jika hot plugging dari D-sub dapat dihindari itu mungkin yang terbaik (colokkan konektor yang masuk ke hub).

Mereka juga membuat feed port USB 3.0 yang kompatibel dengan UHV jika Anda ingin mengebor lubang lain di piring Anda atau mencari cara lain untuk menyalurkannya.

Masalah dengan konektor DB-9 adalah bahwa ia tidak "dikendalikan impedansi" dan tidak memiliki perisai antara pasangan sinyal (Anda perlu menggunakan pasangan diferensial melalui konektor dan melindungi mereka dari pasangan berbeda lainnya). USB 3.0 beroperasi pada kecepatan sinyal 2,5 GHz, dan "kabel longgar 3 cm" adalah penyebabnya. Ketidakcocokan impedansi menciptakan banyak pantulan sinyal (menyebabkan apa yang disebut "inter-simbol interferensi"), dan pembicaraan silang yang signifikan antara pasangan Rx dan Tx akan membunuh koherensi sinyal yang menyebabkan penurunan tautan yang masif. Spesifikasi USB 3.x memiliki persyaratan yang sangat kuat untuk impedansi dan crosstalk dekat dan ujung kabel.

Untuk memiliki koneksi USB 3.x dengan kamera internal Anda, Anda harus melakukan pencarian berat untuk konektor USB grade vakum (jika ada, mungkin), atau menggunakan RF-grade 50--coaxial multi-pin feed-through konektor, ruang-kelas. Ada konektor ukuran Sub-D twin-aksial, Anda membutuhkan setidaknya dua saluran twinaxial, mirip dengan yang ini:

Anda juga dapat menggunakan konektor yang digunakan untuk konektivitas ethernet, jika Anda dapat menemukannya dalam versi tingkat vakum, sesuatu seperti ini

Dalam kasus terburuk Anda dapat menggunakan empat konektor feed-through SMA-type, dan membuat adaptor USB-to-SMA, mirip dengan apa yang digunakan USB-IF dalam pengujian interkoneksi dan sertifikasi kabel, sesuatu seperti ini:

Beberapa sumber untuk solusi umpan-grade tingkat vakum adalah Teknologi Pave , Produk Vakum MDC , dan kemungkinan banyak lainnya.

Dalam kasus apa pun saya tidak melihat peluang untuk memiliki saluran SuperSpeed ​​USB yang andal menggunakan konektor DB-9, dan Anda akan membutuhkan pengerjaan ulang yang serius pada ruang Anda.