USB4传输线的多样性及测量特点

2/19/2024，光纤在线讯，在消费类领域随着高清视频、VR、AR等应用的推动，对延时的要求和传输速率的要求都非常高，同时之前繁杂的接口类型USB A/B、DP、Type、HDMI等让广大用户不得不找相应匹配的传输线或拓展坞来解决。USB4正是在这多种接口并存的年代准备统一江湖，USB4涵盖了DP、USB、TBT和PCIe等协议，也即一种USB4 Type C接口即可快速传输大量数据，也可实时传输高清视频，由于其单通道能传输20Gbps的信号，让视频的传输得到了很大改善，不再会因为带宽问题让用户玩VR游戏时感到头晕或不适。



        对于现在市场上有的USB4传输线大部分都是USB4 GEN2和GEN3的为主，以GEN3为例，由于速率为单通道20Gbps，消费类的线缆不能选择太粗的铜缆，其无源线缆最长传输距离在1米以内。类似AR、VR等应用的话，游戏需要较长的数据线来传输图像，因此基于Redriver或Retimer及AOC等类型的有源传输线应运而生，甚至有些AOC会根据实际情况改变管脚的定义，以下是标准的Type C连接器管脚的定义。


 
       从管脚定义我们可以看出USB4标准线是由4对高速线Tx、Rx和一对USB2.0线（D+/D-）构成数据传输，对于USB4传输线这几对高速线就是图像及数据传输的灵魂。而到达20Gbps每通道的速率，生产厂商不得不测量高速性能来保证产品的出货品质。让我们看看几类USB4传输线在研发过程中是怎么测量的。

        第一, 在无源状态下，通常这些高速传输线对在研发时会通过VNA来测量其对应的S参数来匹配USB4的规格要求，这个已经是业内非常成熟的方法。

        第二, 基于Redriver芯片的有源传输线ACC，增加了电源供电，放大了输入信号可以增长无源线缆的传输距离。因为Redriver的模拟特性，调整了CTLE，仍然可以沿用s参数的规格来做相应的测试。

        第三, 基于Retimer芯片的有源铜缆AEC，这个除了增加电源供电，并非简单的做信号放大，而是对输入信号进行了数字整型处理，让线缆传输距离比ACC更长。由于Retimer芯片为数字芯片，无法使用VNA进行S参数测量，因此会从时域领域进行测量，输入规范要求的信号经过AEC后用示波器测量眼图的相关参数。
        
       第四, 靠光纤传输的AOC，这是近年来在消费类传输线领域大力推广的一种产品，这类传输线特点是光纤传输抗干扰能力好可以传输非常长的距离，核心在光引擎的电光及光电转换部分，对于AOC的测试由于其传输介质为光纤，VNA则英雄无用武之地，所以还是沿用AEC的标准符合规范信号源+实时示波器眼图测量来进行产品测量。

        以上所述皆在研发阶段，而生产测试则是为了提高效率从性价比的角度去考虑。针对无源或者ACC，或许可以用VNA+RF switch的方式来进行测量，但是众所周知VNA和RF switch的成本都不便宜。当然现在市场上某些仪器厂商也推出了可以测量USB4的低成本电缆测试仪，但会发现和以前USB3.2的年代测量的功能差不多 DC电阻、通断、1.5db精度的插损等，要升级测量更好的高速特性也需要花费不少价钱。同时，对于大多数测量方案对有源电缆的测量有很大的局限性，特别是像AOC这类产品。

        看到种种测试的局限性，我们则在考虑是否能有一款既能满足快速测量也能符合标准的一个产品来符合市场的测试需求呢？我们和不同的线缆厂商及合作伙伴共同努力下，创造出一个全新的消费类传输线测试仪，这是一款既能测量无源也可以测量有源铜缆和AOC的测试设备，集成了铜缆通断测量、有源功耗测量、焊接错位、跟随协会规定的Preset和均衡调整及眼图模板测量于一体的一款产线测量设备，Type C线缆的测量时间在10s以内甚至更少。


眼图模板及眼图测量


焊接错位

        同时作为生产设备具备了班次生产统计模式，报告生成以及数据库管理的能力，大大节约了客户的编程和数据库管理的时间，易于统计产品性能分布及物料变更前后良率统计。


测试序列及命名生成


生产测试界面

        后续产品还会新增更多功能不但可以测量Type C传输线缆，还可以快速测量Type C主机及设备等功能。
如需更多关于消费类线缆测量的内容，请直接联系深圳市唐领科技有限公司 0755-23917251，www.te-lead.com ，sales@te-lead.com  
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