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 de l'intégrité du signal figurent la perte d'insertion, la diaphonie proche et lointaine, la perte de retour, la distorsion oblique 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 pour étudier leur impact principal.
Perte d'insertion
La perte d'insertion correspond à l'atténuation de l'amplitude du signal entre l'extrémité émettrice et l'extrémité réceptrice d'un câble. Elle est directement proportionnelle à la fréquence. Elle dépend également du calibre du câble, comme l'illustre le graphique d'atténuation ci-dessous. Pour les composants internes à courte portée utilisant des câbles de calibre 30 ou 28 AWG, des câbles de haute qualité doivent présenter une atténuation inférieure à 2 dB/m à 1,5 GHz. Pour les SAS externes 6 Gbit/s utilisant des câbles de 10 m, il est recommandé d'utiliser des câbles de calibre 24, dont l'atténuation n'est que de 13 dB à 3 GHz. Pour une meilleure marge de signal à des débits de données plus élevés, optez pour des câbles plus longs avec une atténuation plus faible aux hautes fréquences, comme 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 paire différentielle. Pour les câbles SAS, une diaphonie à l'extrémité proche (NEXT) insuffisante est à l'origine de la plupart des problèmes de liaison. La mesure de la NEXT est effectuée à une seule extrémité du câble et correspond à l'énergie transférée de la paire de signaux de sortie à la paire 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 restante 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, probablement due aux prises et fiches, à une mise à la terre incomplète ou à une mauvaise manipulation 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, comme pour les composants tels que le MINI SAS HD SFF-8644 ou l'OCuLink SFF-8611 4i.

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

Pour les assemblages de câbles de haute qualité, le NEXT mesuré conformément à la norme SFF-8410 – Spécification pour les tests et les exigences de performance du cuivre HSS doit être inférieur à 3 %. Quant au paramètre S, le NEXT doit être supérieur à 28 dB.
Perte de retour
La perte de retour mesure l'intensité de 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 du câble et peut entraîner des problèmes d'intégrité du signal à l'émission, ce qui peut engendrer des problèmes d'interférences électromagnétiques pour le système et ses concepteurs.
Cette perte de retour est due à une inadéquation d'impédance entre les composants du câble. Seule une gestion rigoureuse de ce problème permet d'éviter toute variation d'impédance lors du passage du signal dans les prises, les fiches et les bornes du câble, afin de minimiser les variations d'impédance. La norme SAS-4 actuelle met à jour la valeur d'impédance de ±10 Ω (SAS-2) à ±3 Ω. Les câbles de haute qualité doivent respecter la tolérance nominale de 85 ou 100 ±3 Ω, comme le câble SFF-8639 avec connecteur SATA 15 broches ou le câble MCIO 74 broches.

Distorsion oblique
Dans les câbles SAS, il existe deux types de distorsion : entre paires différentielles et au sein des paires différentielles (théorie de l'intégrité du signal – signal différentiel). En théorie, si plusieurs signaux sont reçus simultanément à une extrémité du câble, ils devraient atteindre l'autre extrémité simultanément. Si ces signaux n'arrivent pas simultanément, ce phénomène est appelé distorsion de câble, ou distorsion de retard. Pour les paires différentielles, la distorsion au sein de la paire différentielle correspond au retard entre les deux conducteurs de la paire différentielle, tandis que la distorsion entre paires différentielles correspond au retard entre deux paires différentielles. Une distorsion plus importante au sein de la paire différentielle peut dégrader l'équilibre différentiel du signal transmis, réduire son amplitude, augmenter la gigue temporelle et provoquer des interférences électromagnétiques. Pour les câbles de haute qualité, la distorsion au sein de la paire différentielle doit être inférieure à 10 ps, comme pour les câbles SFF-8654 8i vers SFF-8643 ou les câbles à insertion anti-désalignement.
Interférence électromagnétique
Les problèmes d'interférences électromagnétiques dans les câbles peuvent avoir de nombreuses causes : un blindage insuffisant ou inexistant, une mise à la terre incorrecte, des signaux différentiels déséquilibrés, et enfin, une mauvaise adaptation 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 le câble SFF-8087 à maille rouge ou le câble à maille Cooper.
En règle générale, le blindage contre les interférences externes ou électromagnétiques doit être un double blindage composé d'une feuille métallique et d'une couche tressée, avec une couverture totale d'au moins 85 %. Ce blindage doit également être relié à la gaine extérieure du connecteur, avec 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 signal système ou à la terre CC afin de garantir un contrôle unifié de l'impédance des composants du connecteur et du câble, comme le câble de connecteur SFF-8654 8i Full Wrap anti-slash ou Scoop-proof.