Câbles SAS haut débit : connecteurs et optimisation du signal

Câbles SAS haut débit : connecteurs et optimisation du signal

Spécifications d'intégrité du signal

Parmi les principaux paramètres d'intégrité du signal figurent l'affaiblissement d'insertion, la diaphonie entre les extrémités proche et lointaine, l'affaiblissement de retour, la distorsion d'asymétrie au sein des paires différentielles et l'amplitude du mode différentiel au mode commun. Bien que ces facteurs soient interdépendants et s'influencent mutuellement, nous pouvons les examiner individuellement afin d'étudier leur impact principal.
Perte d'insertion
L'affaiblissement d'insertion correspond à l'atténuation de l'amplitude du signal entre l'extrémité émettrice et l'extrémité réceptrice d'un câble. Il est directement proportionnel à la fréquence et dépend également de la section du conducteur, comme illustré dans le graphique d'atténuation ci-dessous. Pour les composants internes à courte portée utilisant des câbles de calibre 30 ou 28 AWG, il est recommandé d'utiliser des câbles de haute qualité présentant une atténuation inférieure à 2 dB/m à 1,5 GHz. Pour les liaisons SAS externes à 6 Gbit/s utilisant des câbles de 10 m, il est conseillé d'utiliser des câbles de calibre 24 AWG en moyenne, qui présentent une atténuation de seulement 13 dB à 3 GHz. Pour une meilleure marge de signal à des débits de données plus élevés, privilégiez les câbles à faible atténuation aux hautes fréquences pour les liaisons de grande longueur, tels que le SFF-8482 avec câble d'alimentation ou le SlimSAS SFF-8654 8i.

Diaphonie
La diaphonie désigne la quantité d'énergie transmise d'un signal ou d'une paire différentielle à un autre signal ou une autre paire différentielle. Pour les câbles SAS, si la diaphonie à l'extrémité proche (NEXT) est trop importante, elle est à l'origine de la plupart des problèmes de liaison. La mesure de la NEXT est effectuée à une seule extrémité du câble ; elle correspond à l'énergie transférée de la paire de signaux de transmission de sortie à la paire de signaux de réception d'entrée. La mesure de la diaphonie à l'extrémité distante (FEXT) consiste à injecter un signal dans la paire de transmission à une extrémité du câble et à observer la quantité d'énergie résiduelle sur le signal de transmission à l'autre extrémité. La NEXT dans les composants et connecteurs de câbles est généralement due à une mauvaise isolation de la paire différentielle de signaux, pouvant être causée par des prises et des fiches défectueuses, une mise à la terre incomplète ou une manipulation incorrecte de la zone de terminaison du câble. Les concepteurs de systèmes doivent s'assurer que les assembleurs de câbles ont pris en compte ces trois problèmes, notamment pour des composants tels que le MINI SAS HD SFF-8644 ou l'OCuLink SFF-8611 4i.

24, 26 et 28 sont les courbes de perte typiques d'un câble de 100 Ω.

Pour les câbles de haute qualité, le NEXT mesuré conformément à la norme « SFF-8410 – Spécification relative aux essais et aux exigences de performance des câbles en cuivre HSS » doit être inférieur à 3 %. Quant au paramètre S, le NEXT doit être supérieur à 28 dB.
Perte de retour
L'affaiblissement de retour mesure l'énergie réfléchie par le système ou le câble lors de l'injection d'un signal. Cette énergie réfléchie entraîne une diminution de l'amplitude du signal à la réception et peut engendrer des problèmes d'intégrité du signal à l'émission, susceptibles de provoquer des interférences électromagnétiques pour le système et ses concepteurs.
Cette perte de retour est due à une inadéquation d'impédance au niveau des composants du câble. Seule une prise en charge rigoureuse de ce problème permet de garantir une impédance stable lors du passage du signal à travers les connecteurs, prises et bornes, et ainsi de minimiser les variations d'impédance. La norme SAS-4 actuelle modifie la valeur d'impédance, la faisant passer de ±10 Ω (SAS-2) à ±3 Ω. Les câbles de haute qualité doivent respecter cette exigence dans la tolérance nominale de 85 ou 100 ± 3 Ω, comme c'est le cas pour les câbles SFF-8639 avec connecteur SATA 15 broches ou MCIO 74 broches.

Distorsion oblique
Dans les câbles SAS, on distingue deux types de distorsion de décalage : entre paires différentielles et au sein des paires différentielles (théorie de l'intégrité du signal – signal différentiel). Théoriquement, si plusieurs signaux sont injectés simultanément à une extrémité du câble, ils devraient atteindre l'autre extrémité simultanément. Si ce n'est pas le cas, on parle de distorsion de décalage du câble, ou distorsion de décalage temporel. Pour les paires différentielles, la distorsion de décalage au sein d'une paire correspond au délai entre les deux conducteurs de la paire, tandis que la distorsion de décalage entre paires différentielles correspond au délai entre deux paires différentielles. Une distorsion de décalage importante au sein d'une paire différentielle peut dégrader l'équilibre différentiel du signal transmis, réduire son amplitude, augmenter la gigue temporelle et engendrer des interférences électromagnétiques. Pour les câbles de haute qualité, la distorsion de décalage au sein d'une paire différentielle doit être inférieure à 10 ps, comme c'est le cas pour les câbles SFF-8654 8i vers SFF-8643 ou les câbles d'insertion anti-désalignement.
Interférences électromagnétiques
Les problèmes d'interférences électromagnétiques dans les câbles peuvent avoir de nombreuses causes : blindage insuffisant ou inexistant, mise à la terre incorrecte, signaux différentiels déséquilibrés et inadéquation d'impédance. Pour les câbles externes, le blindage et la mise à la terre sont probablement les deux facteurs les plus importants à prendre en compte, comme par exemple le câble SFF-8087 avec tresse rouge ou le câble de mise à la terre en cuivre.
Généralement, le blindage contre les interférences électromagnétiques externes doit être constitué d'un double blindage composé d'une feuille métallique et d'une tresse, offrant une couverture globale d'au moins 85 %. Ce blindage doit être relié à la gaine extérieure du connecteur, assurant une connexion complète à 360°. Le blindage de chaque paire différentielle doit être isolé du blindage externe, et leurs lignes de filtrage doivent se terminer au niveau du signal du système ou de la masse CC afin de garantir une impédance uniforme pour le connecteur et les composants du câble, comme par exemple le câble SFF-8654 8i Full Wrap anti-coupure ou le câble à connecteur étanche.