D-SUBコネクタを介してUSB 3.0接続を渡す

USBケーブルを真空チャンバーの壁に通す必要があります。そのためには、D-SUBパススルーフランジしか使用できません。そこで、USBケーブルを半分に切り、D-SUBコネクタを各半分にはんだ付けしました。USB 2.0接続の場合、これは問題なく機能しますが、USB 3.0接続を機能させるのに問題があります。

具体的には、ケーブルが差し込まれると、コンピューターは数秒ごとに接続/切断音を繰り返し発します。唯一の回避策は、デバイスが認識されるまでコネクターをゆっくり押し込み、基本的にUSB 2.0接続を強制することです。

これは、USB 3.0リンクを取得するための不十分なシールドによるものと思われますか？

個々の接続は良好で、各接続の抵抗は3Ω未満で、短絡はないようです。以下は、コネクタを介してケーブルをどのように配線したかの図です。

図に示すように、シールドはコネクタのシェルに接続され、両側のシールドを接続します。破壊されたシールドの量を低く抑え、両側の約3cmを除去しようとしました。

この失敗の最も可能性の高い原因は何ですか？また、可能であれば将来的にどのように回避するのですか？

これは、USB 3.0リンクを取得するための不十分なシールドによるものと思われますか？

超高速導体の導体ペアを分離することにより、通信が適切に行われないほどインピーダンスブレークが大きくなる可能性が高くなります。

この失敗の最も可能性の高い原因は何ですか？また、可能であれば将来的にどのように回避するのですか？

前述のように、USB3の導体を任意に分離することはできません。信号は導体間で電磁界として運ばれます。USB3の信号周波数はしっかりとマイクロ波範囲内にあるため、導体ペアの分割は本質的にエネルギーの輸送を中断することを意味します。

現在のD-SUBコネクタを使用してこの状況を解決することはおそらくできないでしょう。これらのコネクタを、USB3 SSコネクタペアの公称90Ωインピーダンスを少なくともほぼ維持するものと交換する必要があります。それを実現する最も簡単な方法は、USB3コネクタ自体を使用することです。

ここには2つの問題があります。

1）USBケーブルはホットスワップ可能です。つまり、電源ピンが最初に接続されます（データピンよりも長い）。d-subコネクタはホットプラグ用に構築されていません。ピンはすべて同じ長さで、D-subが差し込まれている角度に応じて一部が最初にかみ合い、問題を引き起こす可能性があります。

2）差動ラインのインピーダンス（前述）は90Ωである必要があります。そうでない場合、高速差動信号は適切に一致しないと反射および減衰します。また、コネクタは、高速信号を通過させるためにインピーダンス制御する必要があります。

USB 3.0仕様では、低周波信号（10〜50 MHz）を使用して、相手側とのリンクを開始します。SFP +トランシーバーは通常、少なくともそのデータシートには含まれていません（300〜2500 MHz程度）。したがって、この重要な信号は相手側に適切に到達しない可能性があり、したがって、リンクの確立が失敗する可能性があります。ソース：http : //billauer.co.il/blog/2015/12/usb-superspeed-parallel/

d-subの問題は、おそらく以下に示すものと同様のキャパシタンス\インダクタンスを持ち、USB 3.0の高速2.5GHz信号を渡すのに十分な速度ではないことです。

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

それであなたはそれについて何ができますか？

USB 3.0が必要ない場合は、GND、Vcc、D +、D-ラインのみを使用してみてください。D-subのホットプラグを回避できる場合は、それが最善かもしれません（ハブに接続するコネクタを接続します）。

また、プレートに別の穴を開けたり、パイプを配管する別の方法を見つけたい場合に、UHV互換USB 3.0ポートフィードスルーを作成します。

DB-9コネクタの問題は、「インピーダンス制御」されておらず、信号ペア間にシールドがないことです（コネクタを介して差動ペアを使用し、他の差動ペアからシールドする必要があります）。USB 3.0は2.5 GHzの信号速度で動作し、「3 cmのゆるんだワイヤ」はそれを殺します。インピーダンスの不一致により、多数の信号反射が発生し（いわゆる「シンボル間干渉」が発生します）、RxとTxのペア間の大きなクロストークにより、信号のコヒーレンシーが失われ、大規模なリンクドロップが発生します。USB 3.x仕様には、ケーブル上のインピーダンスと近端および遠端クロストークに関する非常に厳しい要件があります。

内蔵カメラとUSB 3.xで接続するには、真空グレードのUSBコネクタ（存在する場合）を徹底的に検索するか、RFグレードの50Ω同軸マルチピンフィードスルーを使用する必要があります。コネクタ、スペースグレード。ツインアキシャルSub-Dサイズコネクタがあります。これと同様に、少なくとも2つのツインアクシャルチャネルが必要です。

また、イーサネット接続に使用されるコネクタを使用することもできます。真空グレードバージョンで見つけることができる場合は、次のようになります。

最悪の場合、4つのフィードスルーSMAタイプコネクタを使用し、USB-IFが相互接続テストおよびケーブル認証で使用するものと同様に、次のようなUSB-to-SMAアダプタを作成できます。

真空グレードのフィードスルーソリューションのソースには、Pave Technology、MDC Vacuum Productsなどがあります。などがあります。

いずれにせよ、DB-9コネクタを使用して信頼性の高いUSB SuperSpeedチャンネルを作成する機会はありません。また、チャンバーを大幅に修正する必要があります。