原创 实测大揭秘！影响USB线缆信号完整性的关键因素

现今信息传输丰沛的时代，许多装置之间都要靠着传输线来做高速传输档案，包含资料传输、图片传输、影音传输等，人手多条传输线已成为常态。

看似结构简单的传输线，其实是由多种零组件进行组装，除了各组件本身的高频特性之外，组件之间的加工及兼容性更是对制造商的一大考验，在确认高频完整性之前，首先必须克服的难题则是在时域测项(Time Domain)的特性阻抗(Characteristic impedance)管控，因为在讯号传输的过程中，传输通道就像是水管，必须保持管道畅通。

潜在风险有哪些？

特性阻抗对于讯号完整性的影响极大，称Characteristic impedance是高频之母也不为过，因为在传输通道中大部分的设计、加工不良均可以从Characteristic Impedance中看出端倪，在现实中产品常见的问题如下：

• ★连接器端子的接触面积不足，造成讯号反射过大
• ★裸线的绝缘层包覆不均产生讯号失真
• ★零组件走线、折弯设计不良影响讯号发散
• ★产品加工处的虚焊、开路造成讯号传输失败

所有设计、制程不良都可能全面性的影响高频特性，例如：插入损耗(Insertion Loss)、反射损耗(Return Loss)、远近端讯号串扰(NEXT/FEXT Crosstalk)等，而产品的Propagation Delay/ Delay Skew表现若超出了设备芯片解析的能力时，也会造成误码率的提升、数据需重传而让用户感觉速度变慢甚至失效。此时，若缺乏优异的分析能力，则可能造成订单的流失、产能的延宕、大量的客诉，后果不堪设想。

藉由Characteristic Impedance的解析皆可将大部分问题排除，并进一步协助客户规划完善的因应改善方法。以百佳泰过往的真实USB Type-C Cable案例所示，该产品的插入损耗过大，在实际运用上容易造成数据传输失败，透过特性阻抗的检测分析后，发现样品在组件Paddle Card的阻抗设计过低，并于剥线加工处过高，两者使得特性阻抗的落差(不连续面)过大，进而影响讯号传输时的损失量。

下图一为传输线阻抗调整前之波形，可看见红色标示不连续面落差约21.41Ω，影响Insertion Loss(下图二)严重超标，讯号大量损失。

经由百佳泰分析后，并提供客户改善建议，样品修正Paddle Card阻抗以及裸线线加工等建议，Impedance不连续面改善为13.29Ω(下图三)， Insertion Loss特性顺利通过标准，其质量改善立竿见影(下图四)。