【经验】解析Type-C线缆检测的技术难点及解决措施

时间： 2021-08-04 来源：步步精科技

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USB协会规定了一系列指标参数作为判定Type-C性能好坏的标准。只有通过这些指标参数的测试，获得USB-IF的认证，才是被USB-IF承认的产品并可以使用USB商标，而这些指标参数同时也是Type-C线缆的技术难点。本文由步步精科技来解析Type-C线缆检测的技术难点及解决措施。

一、技术难点

1.阻抗问题

USB标准中一直以来都对USB D+/D-信号对做差分阻抗的要求，阻值在75Ω～105Ω，但是测试条件在Type-C的测试标准中更加严格。这个被加严的地方反应在线缆的物理结构上面，正是连接器的加工位置，很难管控。这就是Type-C线缆的技术难点之一。

2.低频串扰问题与高频信号参数问题

Type-C的线缆结构较为复杂，图3为全功能线缆剖面图。对比USB 3.0的线缆，除增加了高速传输以外，还增加4根电子线，考虑到电子线对低频信号产品的干扰，Type-C的线缆还增加了电子线间的低频串扰测试，是过去USB技术中没有定义的指标参数。

高频信号参数部分，与以往的测试方法也有了很大差异，在USB 3.0的测试标准中，只是通过测试基本参数便可以直接得出测试结果，哪一项测试不合格一目了然，再针对不合格的项目进行整改，而Type-C线缆的测试则是测试各基本参数后通过Intel软件转换成SI（Signal Integrity）参数，一个SI参数可能由几个基本参数影响，当出现一个SI参数测试不合格就要通过改善几个基本参数才能解决问题。信号部分的处理则是Type-C线缆的技术难点之二。

二、解决方法

1.阻抗问题的解决方法

改善此问题的本质就是阻抗匹配的问题，使Type-C线缆信号的传输尽量均匀，减小发生变化的区域，标准上建议线材的阻抗在90±5Ω，考虑到加工区会将整体的阻抗曲线拉低，所以尽量提高线材部分的阻抗，可做到超上限100Ω，Type-C连接器阻抗尽量跟线材阻抗接近，但是由于PCBA（印刷电路板组件）的结构限定，很难做到100Ω。经大量实验发现，当PCBA的阻抗接近90Ω的时候，在保证加工工艺的前提下，可以满足曲线的最低点在75Ω以上。PCBA上面的阻抗可以通过增大焊盘间的距离和减小焊盘的宽度来提高PCBA的阻抗。

2.信号问题的解决方法

信号问题分为两方面，一是低频信号串扰，二是高频信号插损，这两个指标参数是技术难点中比较难解决的问题。首先来说低频串扰问题，在Type C的线材规格中增加了四根电子线，分别是SBU1、SBU2、CC和Vconn，这四根电子线会对原本的低频传输D+D-的信号产生干扰，USBIF在测试标准中增加低频信号线间相互串扰的要求，比较难通过的测试主要是SBU1、SBU2、CC这几根电子线对D+D-信号的干扰，考虑影响串扰的因素，我们分别从如下几种方法进行改善。一增加线对间的距离以减小信号间的相互干扰，把SBU1、SBU2、CC这几根电子线放置在远离D+D-信号对的地方；二通过屏蔽层来阻隔线对间的干扰，在裸线加工的时候将D+D-信号对用铜箔包覆，已达到隔离信号间的相互干扰；三在铜箔包覆的D+D-信号对内部增加一个地线，将干扰产生的杂讯引出来。以上三种方法都是行之有效的改善低频串扰的解决办法。

再来看Type-C高频信号插损这个问题，在高频测试B3的测试组里面，有一个主要参数会受到插损的影响，这个参数即为ILfitatNq，这个参数从名字可以看出来是直接通过测试插损的数值经Intel的软件转化过来的，是插损的直接反应。减小插入损耗是保证这个参数的关键，抛开线材组件不谈，只要增加导体直径就可以有效的减小插损。但是考虑到实际情况，一方面Type C的端子非常小，太粗的导体没有办法实现加工；另一方面频率越高的地方，插损曲线波动越大如图5插损曲线图，这部分则是由加工区域的变化引起的。解决方法是要控制好加工区，使得剥线长度尽量一致且线缆外表皮到焊点的长度控制在6～8mm之间，而麦拉的剥口到线夹处的距离管控在1～2mm，尽量减小加工区域的变化。

使用Type-C接口的产品数量在近几年速度飙升，而Type-C的产品质量在市场上也是良莠不齐，只有满足USB IF协会要求的产品，才是质量和性能得到保障的产品，才能在日益激烈的市场竞争中立于不败之地。

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