什么是 Twinax 电缆？

来源：•作者：线束世界•2024-12-03 09:06

双芯电缆专为提高高速数据应用的性能而设计。与具有单导体的同轴电缆相比，双芯电缆在其设计中加入两根导体，从而提高了信号完整性、速度和带宽。

与微型同轴电缆相比，双芯电缆的主要优势在于它能够传输高速差分对，在该差分对的正信号和负信号之间具有非常低的对内偏斜，”Samtec 的 Andy Shrout 说。Skew 是差分对的正信号和负信号之间的时间延迟差。Intrapair skew 是指 Pair 本身内部的 Skew，而不是两个差分对之间的 Skew。“随着当今芯片（芯片、FPGA）的复杂化，线对之间的偏移差异越来越不是一个问题，但线对内偏移，即差分对本身或单个双芯内部的偏移，仍然非常关键。随着数据速率达到 112 Gb/s PAM4 和 224 Gb/s PAM4，它变得更加重要。

双芯电缆结构

一个双轴主要由四个组件组成：

内部导体或信号导体承载信号。Twinax 有一个正信号导体和一个负信号导体。

电介质是信号导体周围的非导电材料。

用于接地回路的屏蔽层包裹在电介质中的两个导体上。

护套或外部绝缘层覆盖防护罩。

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Samtec 的 Eye Speed® 超低偏斜双芯电机。

双芯电缆的结构可以减少对内偏斜，从而提高信号完整性。在大多数双芯电缆中，每个信号导体都挤压成电介质（由塑料聚合物或其他非导电材料制成）。包裹在屏蔽层中的两个导体形成了双芯结构。

如果导体不同步或不耦合，则可能会出现问题。“这就是你开始看到很多位错误的地方，因为你的接收芯片无法聚合正信号和负信号来确定位或电压电平。如果你使用不同的材料，公差就会发挥作用，基本上开始在你的传输线内产生不对称，“Shrout 说。

Samtec开发出独特的双芯

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Samtec于20年前进入高速电缆市场，其愿景是创造一种支持尽可能低的对间偏斜差分对传输线的双芯电缆。

Samtec的双芯电缆采用独特的共挤介电技术制造。两个镀银铜中心导体同时挤压成单个电介质。中心导体相对于彼此和屏蔽层（接地回路）受到精确约束。

“当今市场上的大多数双芯合金都需要排扰线，以将接地回路引至双芯合金末端的互连，”Shrout 说。“在Samtec的设计中，一切都受到限制，没有公差叠加。我们能够保持极紧或极低的对内偏斜，使沿正导体传播的信号和沿负导体传播的信号保持非常好的耦合。他们不会不同步;他们没有摆脱对内偏斜。

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Samtec 的共挤双芯电缆提供良好匹配的阻抗、极低的对内偏斜以及差分对信号的最佳传输路径。

Samtec 的设计还消除了顶部和底部的三角形气隙。这些气隙为不平衡提供了另一个机会。“当你开始看到不同直径的单个电介质时，这将改变你的气隙，在传输线中产生不对称。在更高的数据速率下，这会变得有问题。传输线中任何类型的不对称都会导致对内偏斜上升。良好双芯设计的另一个关键组成部分是确保整个传输线的阻抗紧密匹配。保持具有精确容差的恒定结构将产生均衡的阻抗。这也有助于改善插入损耗和回波损耗特性。此外，Samtec使用极低介电常数的材料（通常是FEP或PFA材料）可为电缆组件的远端带来更多的信号能量，“Shrout说。

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Samtec 的 AcceleRate® HP 电缆产品额定值为 112 Gb/s PAM4，采用超低偏斜双芯电缆。

双轴电缆与同轴电缆

与同轴电缆相比，双芯电缆的主要优势在于更高的数据速率（5 Gb/s 或更高）和更高的信号频率（2.5 GHz 或更高）。随着频率或数据速率越来越高，信号的传播速度越来越快。当接收芯片未耦合时，它很难识别该差分对，这会导致大量位错误。

双芯与 PCB

系统架构师和工程师使用印刷电路板（PCB）通过 PCB 走线传输差分对。尽管具有较低介电常数的新材料有助于改善到 PCB 的信号，但在高数据速率下，PCB 会给系统带来太多的损耗，以至于无法以足够的能量将信号从发射芯片传输到接收芯片，从而减少位错误。Twinax 电缆将信号飞到前面板或背板，损耗非常小。

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I-PEX 的 DUALINE® 110-VB-M、DUALINE 195-HB 和 DUALINE 130-HB-D 双芯连接器（顺时针方向，从左上角开始）。

DUALINE 是 I-PEX 的双芯电缆连接器系列，适用于服务器和交换机等企业计算应用中的超高速传输。它们以 112G PAM4 或更高的数据速率运行。双芯电缆具有两个铜导体，周围环绕着一个电介质和一个外部屏蔽层，以保持阻抗控制、降低 EMI 并减轻差分对之间的串扰，从而获得更好的信号完整性。DUALINE 连接器的紧凑、扁平设计使其可用于 CPU 或 ASIC 附近的狭小空间，甚至在其散热器下，有助于电子开关板的空间节省设计。“由于能够将连接器放置在芯片散热器下方，我们可以最大限度地减少通道中的 MLB 走线损耗，并尽可能靠近芯片。然后，我们的 LEAPWIRE 电缆组件可以直接连接到外部 I/O 连接器，进一步最大限度地减少通道的插入损耗并扩大覆盖范围，“I-PEX 高级信号完整性 FAE Ro Richard 说。®

设计说明

传输线目标是平衡、对称、匹配良好的阻抗、低偏斜和差分对信号的最佳传输路径。

材料规格双芯电缆由镀银铜导体、非导电介电材料（如 FTP 或 PFA）、铜合金屏蔽层和高温挤压护套组成。

市场和应用数据通信和网络通信;AI、超级计算和机器学习;基础设施向 5G 和移动通信的演进。

供应商双芯电缆可从许多供应商处获得，包括 Molex、Samtec 和 TE Connectivity。Amphenol Aerospace、I-PEX、Samtec、Smiths Interconnect 等公司提供双芯连接器。