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

 2021-8-5 10:17  3232 12 12 分类: MCU/ 嵌入式文集: USB

USB4 Gen3 线缆认证要点

USB4 线缆认证，必须使用过认证的连接器。USB3 Gen1/2 & USB4 Gen2 Type-C 线缆测试主要是以 B-1~B7 等 6 大项目（参考下表 5），而USB4 Gen3 线缆需额外加测 B-8。USB Type-C 线缆认证测试项目包括有：

· B-1 eMarker 测试，插拔测试，摇摆测试，及Vbus/Gnd 压降测试

· B-2 USB 2.0 电气特性

· B-3 USB 3.2 电气特性

· B-4 EMI/RFI 屏蔽效应测试

· B-5 连接器包覆成形尺寸及 EMC 弹片

· B-7 扭力测试

· B-8 USB4 电气特性（USB4 Gen3）

表 5：Primary Qualification Approval Testing（截取自 USB-C CableConn CTS 2.1b）

USB4 线缆新增测试

USB4 线缆认证测试，除了需要依循 USB3 线缆所有测试规范，新增的测试包括有 B-1 e-Marker 与 B-8。其中 B-8 为高频信号质量测试，认证测试须由客户提供的 50 条线缆中，实验室任选 10 条来进行测试，且此 10 条皆需通过测试，才能判定为通过。可见 USB 协会对 USB4 线缆在高速传输质量要求，让客户在市面上购买到认证过的线缆，可以尽情享受 40G 高速传送。详细更新测试如下：

· B-1 e-Marker（USB4）测试，依据 USB-CFunction Test 0.88 版，对线缆测试如下：
✓ TD 4.1.3 Unpowered Cable Test✓ TD 4.13.5 Cable EnterUSB and Data Reset Test✓ TD 4.14.x• TD 4.14.1 Cable Vconn Swap Test
• TD 4.14.2 Cable Reset Test
• TD 4.14.3 Cable Alternate Mode Test
• TD 4.14.4 Cable USB 3.2 Test

· Test Group B-8（USB4 电气特性）测试，基本上与 B-3（USB 3.2 电气特性）测试项目一样，但规格要求更为严谨，以及新增 COM 测试，详细的比较表请参考表 6。主要重点有：

✓ USB4 Gen3 线缆测试以向量网络分析仪撷取 S4P，以 Get_iPar 软件分析✓ Insertion Loss Fit 最高频率点由 10GHz 提高到 15GHz

✓ Crosstalk（串音）测试，以往 USB3 仅支持单通道传输，因为 USB4 支持双通道传输，所以加入双通道间的 Port to Port crosstalk，以及 DP Alt-mode 下的 crosstalk 测试

✓ COM（Channel OperationMargin）通道余裕测试，COM 的测试方法源自于 IEEE802.3，撷取线缆 S 参数，结合 USB4 Tx/RxEqualizer, Jitter 以及 Noise，透过类似于统计分析的方法计算出信号噪声比（Signal-to-Noise Ratio），来推估通道（线缆）特性。COM 结果必须大于 3。

图 2：COM Analysis

表 6：Cable CTS Test Group B-3 and B-8 Test Compare

另外值得一提的是，USB4 被动线缆必须支持 TBT3，也需要加测 TBT3 兼容性测试。

» 结论

USB Type-C 线缆虽然支持相同传输速度，线缆的长度却不一定相同，主要是根据系统损耗来决定；在充电方面，线缆最低需符合 USB 2.0 USB Type-C 规格。在 USB4 Gen3 线缆认证方面，需同时兼容 TBT3 与传输速度提升，新增 e-Marker、串音与 COM 等测试项目验证。GRL 为USB IF 授权认证实验室，提供 USB 线缆与产品完整测试与认证，在东莞、上海、台北等地皆有实验室可提供服务。

参考文献

· USB Type-C Cable and Connector Specification, Release 2.1, May 2021

· USB Type-C Connectors and Cable Assemblies Compliance Document, Revision 2.1b, June 2021

· USB4™ Specification, Ver 1.0 with Errata and ECN through May 19, 2021

· USB Type-C Functional Test Specification, Chapter 4 and 5, May 23, 2021, Rev 0.88

作者

GRL 技术总监张静宜 Sandy Chang

拥有业界十年以上专业经验，现担任 GRL技术总监，带领 GRL 各测试团队。熟悉Thunderbolt、USB Type-C 等高速接口与测试规范。