Пропустите соединение USB 3.0 через разъем D-SUB

Я предполагаю, что это связано с недостаточным экранированием для подключения USB 3.0?

Более вероятно, что вы просто вводите настолько значительный разрыв импеданса, разделяя пары проводников сверхскоростных проводников, что связь не может осуществляться должным образом.

Какова наиболее вероятная причина этого сбоя и как избежать его в будущем, если это возможно?

Как уже говорилось, вы не можете просто разделить проводники USB3 произвольно: сигнал передается в виде электромагнитного поля между проводниками; поскольку частоты сигнала USB3 находятся в пределах микроволнового диапазона, разделение пары проводников фактически означает, что вы нарушаете передачу энергии.

Вы, вероятно, вообще не сможете решить эту ситуацию, используя ваши нынешние разъемы D-SUB. Вам нужно будет заменить эти разъемы на те, которые, по крайней мере, примерно сохраняют номинальный импеданс 90 Ом пар разъемов USB3 SS. Скорее всего, самый простой способ добиться этого — через сами разъемы USB3.

Проблема с разъемом DB-9 заключается в том, что он не «контролируется импедансом» и не имеет экрана между сигнальными парами (вам необходимо использовать дифференциальные пары через разъем и экранировать их от других пар). USB 3.0 работает на частоте сигнала 2,5 ГГц, и «свободный провод длиной 3 см» для него просто убивает. Несоответствие импеданса создает множество отражений сигнала (вызывая так называемые «межсимвольные помехи»), а значительные перекрестные помехи между парами Rx и Tx нарушают когерентность сигнала, вызывая массовые обрывы связи. Спецификации USB 3.x предъявляют очень строгие требования к импедансу и перекрестным помехам на ближнем и дальнем концах кабеля.

Чтобы иметь соединение USB 3.x с вашей внутренней камерой, вам нужно либо тщательно поискать вакуумные USB-разъемы (если они существуют, они могут быть), либо использовать коаксиальный 50-омный многоконтактный проходной кабель RF-класса. разъемы космического класса. Есть твинаксиальные разъемы размера Sub-D, вам нужно как минимум два твинаксиальных канала, как этот:

Вы также можете использовать разъемы, используемые для подключения к сети Ethernet, если вы можете найти их в вакуумной версии, что-то вроде этого

В худшем случае вы можете использовать четыре сквозных разъема типа SMA и сделать адаптер USB-SMA, аналогичный тому, который USB-IF использует при тестировании межсоединений и сертификации кабелей, примерно так:

Некоторыми поставщиками вакуумных решений для сквозной подачи являются Pave Technology , MDC Vacuum Products и, вероятно, многие другие.

В любом случае я не вижу никаких шансов иметь надежный канал USB SuperSpeed ​​с использованием разъемов DB-9, и вам потребуется серьезная переделка вашей камеры.

Здесь есть две проблемы:

1) USB-кабель поддерживает горячую замену, то есть контакты питания подключаются первыми (они длиннее контактов данных). Разъем d-sub не предназначен для горячего подключения, все контакты имеют одинаковую длину, и некоторые из них зацепляются первыми в зависимости от угла, под которым подключен D-sub, что может вызвать проблемы.

2) Импеданс дифференциальных линий (как упоминалось ранее) должен составлять 90 Ом, в противном случае быстрые дифференциальные сигналы будут отражаться и затухать, если они не согласованы должным образом. Разъем также должен иметь контроль импеданса для прохождения через него быстрых сигналов.

Спецификация USB 3.0 использует низкочастотную передачу сигналов (10–50 МГц) для установления соединения с другой стороной. Трансиверы SFP+ обычно не охватывают этот диапазон, по крайней мере, не в их спецификациях (это больше похоже на 300-2500 МГц или около того). Таким образом, этот жизненно важный сигнал может не достичь другой стороны должным образом, и, следовательно, установление связи может не состояться. Источник: http://billauer.co.il/blog/2015/12/usb-superspeed-parallel/

Проблема с вашим d-sub заключается в том, что он, вероятно, имеет емкость\индуктивность, подобную тем, что показаны ниже, и недостаточно быстр, чтобы передать быструю передачу сигналов USB 3.0 на частоте 2,5 ГГц.

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

Итак, что вы можете с этим поделать?

Если вам не нужен USB 3.0, вы можете попробовать использовать только линии GND, Vcc, D+ и D-. Если можно избежать горячего подключения D-sub, это может быть лучше всего (подключить разъем, который идет к концентратору).

Они также делают UHV-совместимые вводы для портов USB 3.0, если вы хотите просверлить еще одно отверстие в пластине или найти другой способ подключения.

Здесь просто предостеречь других и сказать, что попытка вакуумного фланца USB3.0 не может быть концом истории.

Я пробовал их все: Kurt Lesker, MDCprecision, VACOM. Все они не удовлетворяют требованиям 3.0. Я провел несколько тестов с тем же кабелем и другими адаптерами. Все эти фланцы неисправны. Похоже, что есть проблема в производственном процессе и какие-то паразитные индуктивности и ёмкости не дают проходу работать на 3.0, а сбивают его до USB 2.0 (так мне сказали в VACOM).

Возможное решение — купить преобразователь USB в SMA .