原创 USB4™被动线缆测试与认证（USB4 Passive Cable）-上篇

 2021-7-30 10:00  4086 24 24 分类: 消费电子文集: USB

1. 明明是新买的 USB4 20G 线缆，接上 USB4 计算机跟 USB3 Gen2 硬盘，为什么跳出窗口显示不是以最高速连接呢？

2. 用新计算机配送的 USB Type-C 线缆，传输速度更慢了？？

3. 到底什么样的 USB Type-C 线缆，才可以享受到高速传输呢？？？

若要解释上面的问题，首先我们必须了解一下USB 线缆规格与相互差异：

— USB Type-C™ 线缆的规格 —

如下表 1，列出 USB 版本及对应可支持线缆长度，我们可以看出各个 USB 版本可支持的被动线缆长度。整理如下：

· USB4 Gen2 被动线缆：长度小于 2m，最高传输速度为 20G (10Gx2) bps· USB3.2 Gen1 被动线缆：长度小于 2m，最高传输速度为 5Gbps· USB3.2 Gen2 被动线缆：长度小于 1m，最高传输速度为 20G (10Gx2) bps

表 1：USB Type-C Standard Cable Assemblies

接着我们就来解答开头的三个问题：

1. 明明是新买的 USB4 20G 线缆，接上USB4 计算机跟 USB3 Gen2 硬盘，为什么跳出窗口显示不是以最高速连接呢？

如下表 2，以长度的角度来解析。长度 2m 的 USB4 Gen2 被动线缆，可传送最高数据传输速度为 USB4 20G，但若接上 USB 3.2 Gen2 硬盘，最高只能传送 USB 3.2 Gen1，也就是 5G 速度。因为 USB3 Gen2 硬盘最高速可支持 10G，但降速度到 5G，此时硬盘的 Billboard 应跳出信息，告知用户此装置可以更高速传送。

表 2：USB4 Gen2 线缆长度与支持速度

◦ 为何同样是传送 20G，USB3 与 USB4 支持长度差一倍？

如下表 3，以系统损耗的角度来解析。USB4 Gen2 与 USB3 Gen2 的传输速度都是 20Gbps，但所支持的被动线缆长度却不同，主要原因是系统损耗配置不同。USB4 规格源自于 Thunderbolt 3（简称 TBT3），主要是传送 DisplayPort 以及 PCIe 信号，为了支持大屏幕，TBT3 Gen2 要求支持 2m 被动线缆，所以 USB4 Gen2 也必须支持 2m。而在 USB3 与 USB4 传送端及接收端的部分，都必须至少要容忍系统损耗（包括 Host PCB，线缆，与 Device PCB）在 Nyquist 频率损耗约为 23dB。

表 3：USB 3.2 Gen2 与 USB4 Gen2 系统损耗配置

先来看 USB 3.2 Gen2 插损（Insertion Loss）配置：

• USB3 Gen2规格 23dB@5GHz（Nyquist 频率）插损配置是：

◦Host（8.5dB）–Cable（6dB）–Device（8.5dB）。此处 Cable 6dB@5GHz 插损，相当于是 1m 线缆长度。

USB4 Gen2 需支持 2m，在相同的系统损耗下，只好缩减 Host 端及 Device 端的损耗，这也是为什么 USB4 或 TBT3 的 IC 都非常接近USB-C 连接器的原因。

• USB4 Gen2规格 23dB@5GHz（Nyquist 频率）插损配置是：

◦Host（5.5dB）–Cable（11.5dB）–Device（5.5dB）。此处 11.5dB@5GHz 插损，相当于是 2m 线缆长度。

2. 用新计算机附的 USB Type-C 线，连接速度更慢了??

随着新型轻薄计算机的充电改采 USB Type-C 充电器，新计算机配件也附有一条长约 1.5m 到2m 的 USB Type-C 线缆，这个长度是为了方便使用者作为充电的用途，但大部分线缆本身并不具备高速传输的能力，若有需要高速传输则需要在市面上另外购买 USB Type-C 支持 USB4 或 TBT3 的高速线缆。

而此充电线缆的基本要求是以 USB Type-C（USB 2.0）线缆为标准，支持速度480Mbps。

3. 到底什么样的 USB Type-C 线，才可以享受到高速传输呢???

– USB4 线缆标志

USB IF 在推出 USB4 规格后，因为SuperSpeed USB 10Gbps（10Gx1）、SuperSpeedUSB 20Gbps（10Gx2）和 USB4 20Gbps（10Gx2）线缆都具有高达 20Gbps 的传输性能，但多种 logo 商标会让消费者混淆，协会对此解决方案是弃用 SS USB 10Gbps 和 SS USB 20Gbps 线缆认证和标志，统一使用 Certified USB20Gbps 线缆认证及标志（如图 1 右）。（注：此更改仅适用于被动线缆）

图 1：USB Cable 新旧 Logo

要享受到高速传输，在选购线缆时除了认明包装盒上的 Certified USB 20 Gbps 外，由上表 2 得知，还需选择 1m 或以下的可支持 USB 3.2 Gen2 被动线缆（或参考厂商详细线缆支持能力）。也可以直接选择购买 Certified USB 40Gbps 线缆，但价格也会相对高一点。还有另一个选择就是主动线缆，请参考 GRL USB Type-C 主动线缆介绍。