高速USB線纜線束特征測試設備

       本文主要描述了USB接口的線纜測試的大致方法，高速USB線纜USB2.0 USB3.0 USB4.0線束特征參數測試，從2.0到4.0，傳輸速率越來越快，通道也由單通道變成兩通道，但是測試的思路和方法大致不變，只是需要用到的測試儀器，支持的帶寬需要更高。

一、USB技術的發展史

       1994年，英特爾、微軟等企業成立USB-IF聯盟，由工程師Ajay Bhatt主導設計，旨在終結接口混亂。兩年后USB 1.0（1.5Mbps）誕生，但直到1998年USB 1.1（12Mbps）搭配Windows 98才普及。2000年USB 2.0（480Mbps）淘汰軟盤，成為PC標配。2008年USB 3.0（5Gbps）支持高清傳輸，藍色接口成“速度圖騰"。2013年USB 3.1（10Gbps）與Type-C橫空出世，正反盲插設計風靡全球。2019年USB4（40Gbps）融合雷電協議，實現動態帶寬分配，一纜兼容數據、視頻與快充。如今，USB從單一接口發展為智能生態核心，支持PD 100W供電、擴展塢互聯，并持續向80Gbps（USB4 v2.0）突破。其成功源于開放協作與用戶至上理念，成為連接數字世界的隱形橋梁。

二、軟件上的需求

       軟件上，主要是關注信號完整性，每個高速互連技術都繞不開信號完整性（Signal Integrity），信號完整性可以看出數據傳輸過程中有沒有變形，主要關注兩個方向，一個是頻域傳輸指標，另一個是時域指標，其中頻域指標有：插損(IL)、回損(RL)、串擾(NEXT, FEXT)、模式轉換(Mode Conversion)、屏蔽效應(EMI, RFI)，時域指標有：時域阻抗(Impedance)、上升時間(Rise Time)、時間差(Skew)、振鈴(Ringing: overshoot, undershoot)、電平(Level)、抖動(Jitter)、眼圖(Eye Diagram)、誤碼率(BER)。 以上這些指標，需要基于硬件上采樣成功的前提下。

三、USB互連技術測試

       硬件上主要根據接口版本，選擇合適帶寬和端口數的網絡分析儀，網絡分析儀內置信號源和接收機，可以很好的測試插入損耗、回波損耗等S參數，這和信號完整性需要的硬件基礎相契合，所以成了大家的選擇，此外還需要制作相應的夾具，引出數據傳輸通道。其實不局限于USB傳輸線纜，像802.3、PCIe這種多通道接口，也可以用網絡分析儀去測試，不同的是他的接口很多，所以常常會搭配開關矩陣。