设计宝典之USB4降噪措施详解(下)

(接上、中部分)

USB4


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内部系统EMC:降噪元件的插入位置

通过以上评估可以了解,Thunderbolt 3进行通信时,PCI Express、DisplayPort、Thunderbolt 3的信号线会辐射宽频噪声,导致无线通信的灵敏度下降。

因此,为了减少导线辐射的噪声,我们在噪声的传导路径,即信号线上安装了CNCC(NFG0QHB372)。

15内部系统EMC:接收灵敏度的测量结果(采取措施后)

PCI Express、DisplayPort、Thunderbolt 3通信时,通过在各个信号线上安装CMCC(NFG0QHB372),Wi-Fi(2.4GHz)的接收灵敏度与安装CMCC前相比提高了3.0dB。

16内部系统EMC:与天线耦合的噪声测量结果(采取措施后)

与天线耦合的噪声最大降低了8dB。

考虑耦合的噪声的频率,选择可以控制2.4GHz~5GHz频段下的噪声的元件是十分重要的。

17确认信号波形:眼图测量步骤

由于在信号线上使用共模扼流圈进行了降噪处理,因此我们也对信号完整性所受到的影响进行了确认。进行确认的信号为Thunderbolt 3。

我们从DUT输出Thunderbolt 3的测试模式,并对通过CMCC后的信号完整性进行了确认。

18确认信号波形:眼图测量

我们对使用共模扼流圈是否会对信号完整性造成影响这一点进行了确认。

我们从DUT输出Thunderbolt 3的测试模式,并对通过CMCC后的信号完整性进行了确认。使用共模扼流圈后,信号波形的完整性与插入滤波器之前相比依然保持在同一水平,并通过了Thunderbolt 3的一致性测试。

USB4具有相同的信号速度(最大为20Gbps),因此也应该可以通过波形测试。

19总 结

辐射噪音

  • 模拟USB4的运作环境,对噪声进行了评估。
  • 在30~1000MHz、1~18GHz频段间,辐射噪声未造成任何问题。
  • Wi-Fi接收灵敏度:

  • 在PCI Express、DisplayPort 1.4、Thunderbolt 3运作的情况下,Wi-Fi接收灵敏度会有所下降。
  • 尤其是USB 3.1 Gen2运行时,可测量到基板导线辐射出2.4GHz频段的噪声。
  • 可推测USB4运行时也会产生同样的噪声。
  • 使用共模扼流圈可改善Wi-Fi灵敏度下降的问题。
  • 信号完整性:

  • 使用以下推荐元件,即可在不影响信号完整性的前提下进行降噪。
  • 村田推荐的共模扼流圈截止频率较高,对高速信号的影响较少。
  • 衰减特性的峰值较高,具备较好的降噪特性。
  • 村田推荐

    村田推荐的共模扼流圈:尺寸为0.65×0.50×0.30mm、公差为±0.05mm的小巧轻薄型共模扼流圈可以在不影响高速差动传输线信号波形的前提下实现降噪。

    村田推荐的共模扼流圈

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    NFG0QHB372HS2

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