高速USB線纜的關鍵參數測量與分析

USB是由世界著名計算機和通信公司等共同推出的新一代接口標準，全稱為Universal Serial Bus（通用串行總線），是一種快速、靈活的總線接口。它是為了解決日益增加的PC外設與有限的主板插槽和端口之間的矛盾而制定的一種串行通信標準。

USB一般分為USB低速，USB全速，USB高速和USB超高速,其分別對應于USB1.0,USB1.1,USB2.0和USB3.0，而USB3.0又分了GEN1，GEN2等。最新一代是USB4，傳輸速度為40Gbit/s，三段式電壓5V/12V/20V，最大供電100W ，新型Type C接口允許正反盲插。

USB應用十分廣泛，并具有下述優(yōu)點：

①適用于多種外設，使它不需要為不同的外設準備不同的接口和協(xié)議；

②Windows能自動檢測到USB設備的熱插拔，并自動配置；

③PC機上的接口線非常緊缺，而USB設備并不需要用戶設置端口故無論從用戶使用方便性，或從對資源的占用方面看，USB都很優(yōu)秀；

④當接入一個USB設備時，全速USB接口可達12Mbit/s。考慮到狀態(tài)、控制和出錯信息，最大理論速度仍可達到9.6Mbit/s，這是其他串行接口協(xié)議所不能比擬的，且USB也支持1.5Mbit/s的低速傳輸；

⑤USB接口芯片價格低廉，這也大大促進USB設備的開發(fā)與應用。

在USB出現之前，計算機典型接口有并行口、串行口、鼠標口、鍵盤口、顯示器口，及各種卡式接口等，與這些接口對應的有各種不同的電纜，在傳輸速度方面，這些接口都存在速度偏低的問題。在技術方面，這種設計容易產生I/O沖突，中斷不夠用，以及對于每一種新的外設都必須設計新的接口卡等缺點。當今的計算機外部設備，都在追求高速度和高通用性。USB接口適應了這種要求，并以其速度快、使用方便、成本低等優(yōu)點，迅速得到了眾多PC廠商和半導體廠商的大力支持，外設向USB過度成為必然趨勢。

USB插頭對各USB協(xié)議規(guī)范的支持：

USB接口自1994年推出以來，經過近30年的發(fā)展，經過USB1.0/1.1、USB2.0、USB3.x，最終發(fā)展到了現在的USB4；傳輸速率也從最開始的1.5Mbps，大幅提高到了最新的40Gbps。

而隨著傳輸速率的增加，對于USB線束的帶寬測量也顯得尤為重要。所以，利用矢量網絡分析儀對四條不同的USB線的一些關鍵參數進行了實測比對。

測試產品：

左：A口線纜測試連接 右：C口線纜測試連接

測試環(huán)境：

USB A口1米長線纜兩根，編號A001和A002；

USB A口2米長線纜兩根，編號A003；

USB C口線纜一根，編號C001；

測試儀器：Prosund SP800系列矢量網絡分析儀

測試夾具：海凌克電子USB A和C口測試夾具；

測試結果未做夾具去嵌入；

夾具損耗：A口0.35dB@2.5GHz，0.6dB@5GHz；C口公頭0.85dB@5GHz，母口0.63dB@5GHz；

測試結果：

A001和A003阻抗低于90歐姆；A002阻抗正常；

A001損耗略大，A003損耗嚴重超標，且有諧振；

C001線纜阻抗正常；2.5GHz損耗略大，扣除夾具損耗~1.5dB后，線纜損耗為7.9dB@2.5GHz，已輕微超標；

損耗標準：

USB 5Gbps速率（又稱Super Speed Gen1）

USB 3.0規(guī)范A口：7.5dB@2.5GHz；

USB 3.1規(guī)范A口：3.5dB@2.5GHz；

USB 3.1規(guī)范C口：7dB@2.5GHz；

USB 10Gbps速率（又稱Super Speed Gen2)

所有規(guī)格線纜：6dB@5GHz；

初步結論：

USB 5Gbps：

A001剛好滿足插損要求，但是沒有任何余量，且阻抗不合格；

A002滿足插損及阻抗要求；

A003不滿足插損和阻抗要求；

C001插損略超要求，阻抗合格；

USB 10Gbps：

A002滿足插損及阻抗要求；

其余線纜均不滿足要求。

普尚SP800系列矢網搭配海凌克的高速測試夾具，可以很方便進行USB線束的關鍵參數測量，例如傳輸損耗，時域阻抗等，也可提供針對光模塊/電纜/光纜測試夾具，HDMI測試夾具，PCIe測試夾具等高速測試相關產品的一攬子解決方案。

西安海凌克電子科技有限公司（簡稱“海凌克電子”）專注于高速測試相關產品的設計與生產，包括測試夾具、測試儀表、芯片驗證電路板等領域。所有測試夾具均符合相關協(xié)議要求，包括MSA、SFF、IEEE 802.3、HDMI CTS、PCIe CEM等。

審核編輯：湯梓紅