高速USB线缆线束特征测试设备

       本文主要描述了USB接口的线缆测试的大致方法，高速USB线缆USB2.0 USB3.0 USB4.0线束特征参数测试，从2.0到4.0，传输速率越来越快，通道也由单通道变成两通道，但是测试的思路和方法大致不变，只是需要用到的测试仪器，支持的带宽需要更高。

一、USB技术的发展史

       1994年，英特尔、微软等企业成立USB-IF联盟，由工程师Ajay Bhatt主导设计，旨在终结接口混乱。两年后USB 1.0（1.5Mbps）诞生，但直到1998年USB 1.1（12Mbps）搭配Windows 98才普及。2000年USB 2.0（480Mbps）淘汰软盘，成为PC标配。2008年USB 3.0（5Gbps）支持高清传输，蓝色接口成“速度图腾”。2013年USB 3.1（10Gbps）与Type-C横空出世，正反盲插设计风靡全球。2019年USB4（40Gbps）融合雷电协议，实现动态带宽分配，一缆兼容数据、视频与快充。如今，USB从单一接口发展为智能生态核心，支持PD 100W供电、扩展坞互联，并持续向80Gbps（USB4 v2.0）突破。其成功源于开放协作与用户至上理念，成为连接数字世界的隐形桥梁。

二、软件上的需求

       软件上，主要是关注信号完整性，每个高速互连技术都绕不开信号完整性（Signal Integrity），信号完整性可以看出数据传输过程中有没有变形，主要关注两个方向，一个是频域传输指标，另一个是时域指标，其中频域指标有：插损(IL)、回损(RL)、串扰(NEXT, FEXT)、模式转换(Mode Conversion)、屏蔽效应(EMI, RFI)，时域指标有：时域阻抗(Impedance)、上升时间(Rise Time)、时间差(Skew)、振铃(Ringing: overshoot, undershoot)、电平(Level)、抖动(Jitter)、眼图(Eye Diagram)、误码率(BER)。 以上这些指标，需要基于硬件上采样成功的前提下。

三、USB互连技术测试

       硬件上主要根据接口版本，选择合适带宽和端口数的网络分析仪，网络分析仪内置信号源和接收机，可以很好的测试插入损耗、回波损耗等S参数，这和信号完整性需要的硬件基础相契合，所以成了大家的选择，此外还需要制作相应的夹具，引出数据传输通道。其实不局限于USB传输线缆，像802.3、PCIe这种多通道接口，也可以用网络分析仪去测试，不同的是他的接口很多，所以常常会搭配开关矩阵。