SAS (واجهة SCSI التسلسلية المرفقة) هي جيل جديد من تقنية SCSI، وهي مشابهة لتقنية SATA (واجهة SATA) الشائعة في محركات الأقراص الصلبة. تستخدم هذه التقنية التسلسلية لتحقيق سرعة نقل بيانات أعلى وتحسين المساحة الداخلية عن طريق تقصير كابل التوصيل. بالنسبة للكابلات المكشوفة، يتم التمييز حاليًا بشكل أساسي بناءً على الأداء الكهربائي، حيث تُقسم إلى 6G و12G، وSAS4.0 و24G، ولكن عملية الإنتاج الرئيسية متشابهة إلى حد كبير. سنتناول اليوم مقدمة عن كابل Mini SAS المكشوف ومعايير التحكم في عملية الإنتاج. بالنسبة لكابل SAS عالي التردد، تُعد المعاوقة والتوهين وفقدان الحلقة والتداخل وغيرها من مؤشرات النقل من أهم العوامل، وعادةً ما يكون تردد تشغيل كابل SAS عالي التردد 2.5 جيجاهرتز أو أكثر. دعونا نلقي نظرة على كيفية إنتاج كابل SAS عالي السرعة بجودة عالية.
تعريف بنية كابل SAS
عادةً ما يُصنع كابل الاتصالات منخفض الفقد عند الترددات العالية من البولي إيثيلين الرغوي أو البولي بروبيلين الرغوي كمواد عازلة، ويحتوي على موصلين معزولين مع سلك أرضي (يستخدم المصنعون أيضًا موصلين مزدوجين) في رحلات الطيران المستأجرة، ويتم لف الموصل المعزول وسلك الأرض الخارجي برقائق الألومنيوم وحزام البوليستر المصفح، وتصميم عملية العزل والتحكم في العملية، ومتطلبات الهيكل والأداء الكهربائي لنقل البيانات عالي السرعة ونظرية النقل.
متطلبات الموصلين
بالنسبة لخطوط نقل الطاقة عالية التردد (SAS)، يُعدّ التجانس الهيكلي لكل جزء منها العاملَ الأساسي لتحديد تردد نقل البيانات. لذا، يجب أن يكون سطح موصل خط نقل الطاقة عالي التردد مستديرًا وأملسًا، وأن يكون ترتيب الشبكة الداخلية منتظمًا ومستقرًا، لضمان تجانس الأداء الكهربائي على طوله. كما يجب أن يتمتع الموصل بمقاومة تيار مستمر منخفضة نسبيًا. في الوقت نفسه، يجب تجنب الانحناء الدوري أو غير الدوري، والتشوه، والتلف الناتج عن الأسلاك أو المعدات أو غيرها من الأجهزة. في خطوط نقل الطاقة عالية التردد، تُعزى مقاومة الموصل بشكل رئيسي إلى توهين الكابل (انظر الورقة الأساسية لمعلمات التردد العالي 01 - التوهين). هناك طريقتان لتقليل مقاومة الموصل: زيادة قطر الموصل، واختيار مادة موصل ذات مقاومة نوعية منخفضة. عند زيادة قطر الموصل، ولتلبية متطلبات المعاوقة المميزة، يجب زيادة القطر الخارجي للعزل والمنتج النهائي تبعًا لذلك، مما يؤدي إلى زيادة التكلفة وصعوبة المعالجة. من الشائع استخدام مواد موصلة ذات مقاومة منخفضة مثل الفضة، ومن الناحية النظرية، فإن استخدام موصل فضي سيؤدي إلى تقليل قطر المنتج النهائي وتحسين الأداء بشكل كبير. ولكن نظرًا لأن سعر الفضة أعلى بكثير من سعر النحاس، فإن التكلفة مرتفعة للغاية، مما يجعل الإنتاج غير ممكن. وللموازنة بين السعر والمقاومة المنخفضة، استخدمنا تأثير الجلد في تصميم موصل الكابل. حاليًا، يستخدم كابل SAS 6G موصلًا من النحاس المطلي بالقصدير لتحقيق الأداء الكهربائي المطلوب، بينما بدأ كابلا SAS 12G و24G باستخدام موصلات مطلية بالفضة.
عند مرور تيار متردد أو مجال كهرومغناطيسي متردد في الموصل، تحدث ظاهرة التوزيع غير المتساوي للتيار. فكلما زادت المسافة عن سطح الموصل، انخفضت كثافة التيار فيه بشكل أُسّي، أي يتركز التيار على سطحه. عند النظر إلى المقطع العرضي العمودي على اتجاه التيار، نجد أن شدة التيار في الجزء المركزي من الموصل تكاد تكون معدومة، أي أنه لا يوجد تدفق للتيار تقريبًا، بينما يوجد تدفق فرعي فقط على حافة الموصل. بعبارة أخرى، يتركز التيار في الطبقة السطحية للموصل، ولذلك تُسمى هذه الظاهرة بتأثير الجلد، وينتج هذا التأثير أساسًا عن تغير المجال الكهرومغناطيسي الذي يُولّد مجالًا كهربائيًا دواميًا داخل الموصل، مما يُلغي التيار الأصلي. يؤدي تأثير الجلد إلى زيادة مقاومة الموصل مع زيادة تردد التيار المتردد، مما ينتج عنه انخفاض كفاءة نقل التيار في الأسلاك. يُستخدم في تصميم كابلات الاتصالات عالية التردد موارد معدنية، ولكن يمكن الاستفادة من هذا المبدأ، من خلال طريقة طلاء الفضة على السطح، لتلبية متطلبات الأداء نفسها مع تقليل استهلاك المعدن، وبالتالي خفض التكلفة.
متطلبات العزل
يجب أن تكون مادة العزل متجانسة، أي أنها مماثلة لمادة الموصل. وللحصول على ثابت عزل كهربائي منخفض (S) وزاوية فقد عزل منخفضة (tan θ)، تُعزل كابلات SAS عادةً بمادة البولي بروبيلين (PP) أو الفيبروبيون (FEP)، كما تُعزل بعضها بالرغوة. عندما تتجاوز نسبة الرغوة 45%، يصعب تحقيق الرغوة الكيميائية، وتكون نسبة الرغوة غير مستقرة، لذا يجب استخدام الرغوة الفيزيائية في الكابلات التي يزيد سمكها عن 12 جيجا باسكال.
تتمثل الوظيفة الرئيسية للطبقة الداخلية الرغوية في زيادة التماسك بين الموصل والعازل. يجب ضمان مستوى معين من التماسك بين طبقة العزل والموصل؛ وإلا ستتشكل فجوة هوائية بينهما، مما يؤدي إلى تغيرات في ثابت العزل الكهربائي (ε) وقيمة ظل زاوية فقد العزل.
يتم بثق مادة العزل المصنوعة من البولي إيثيلين إلى مقدمة الأنبوب عبر البرغي، وتتعرض فجأةً للضغط الجوي عند مخرج الأنبوب، مما يُشكّل ثقوبًا وفقاعات متصلة. ونتيجةً لذلك، ينطلق الغاز في الفجوة بين الموصل وفتحة القالب، مُشكّلًا ثقبًا فقاعيًا طويلًا على طول سطح الموصل. ولحل هاتين المشكلتين، من الضروري بثق طبقة رغوية في الوقت نفسه... تُضغط الطبقة الرقيقة داخل الطبقة الداخلية لمنع انطلاق الغاز على طول سطح الموصل، وتعمل الطبقة الداخلية على سد الفقاعات لضمان استقرار موحد لوسط النقل، وبالتالي تقليل التوهين والتأخير في الكابل، وضمان مقاومة مميزة ثابتة في خط النقل بأكمله. عند اختيار الطبقة الداخلية، يجب أن تستوفي متطلبات البثق ذي الجدران الرقيقة في ظل ظروف الإنتاج عالي السرعة، أي أن المادة يجب أن تتمتع بخصائص شد ممتازة. يُعد البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE) الخيار الأمثل لتلبية هذا الشرط.
متطلبات المعدات
يُعدّ السلك المعزول أساس إنتاج الكابلات، وتؤثر جودته تأثيراً بالغاً على العملية اللاحقة. لذا، يتطلب استخدام هذا السلك في عملية الإنتاج وجود نظام مراقبة وتحكم فوري لضمان تجانسه واستقراره، والتحكم في معايير العملية، بما في ذلك قطر السلك، وسعته الكهربائية في الماء، وتمركزه، وغيرها.
قبل توصيل الأسلاك التفاضلية، من الضروري تسخين حزام البوليستر ذاتي اللصق لإذابة المادة اللاصقة المنصهرة الساخنة وربطها. تعتمد عملية الإذابة الساخنة على مسخن مسبق كهرومغناطيسي قابل للتحكم في درجة الحرارة، والذي يسمح بضبط درجة حرارة التسخين وفقًا للاحتياجات الفعلية. يتوفر المسخن المسبق بنوعين: رأسي وأفقي. يوفر المسخن الرأسي مساحة، لكن سلك اللف يحتاج إلى المرور عبر عدة عجلات تنظيم بزوايا كبيرة للدخول إليه، مما قد يؤدي إلى تغيير الوضع النسبي بين سلك العزل وحزام اللف، وبالتالي انخفاض الأداء الكهربائي لخط النقل عالي التردد. في المقابل، يقع المسخن الأفقي على نفس خط زوج أسلاك اللف، وقبل دخوله، يمر زوج الأسلاك عبر عدد قليل من عجلات التنظيم التي تعمل على المحاذاة، مما يضمن ثبات زاوية ربط سلك اللف عند مروره عبر هذه العجلات، وبالتالي استقرار وضعية الربط بين سلك العزل وحزام اللف. العيب الوحيد في جهاز التسخين المسبق الأفقي هو أنه يشغل مساحة أكبر ويكون خط الإنتاج أطول من آلة اللف المزودة بجهاز تسخين مسبق رأسي.
تاريخ النشر: 16 أغسطس 2022
