最初，USB是作為連接計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備的數(shù)字接口而開發(fā)的，現(xiàn)在被廣泛用作包括移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)的通用接口。

最初的傳輸速度最大為12 Mbps的USB 2.0現(xiàn)在最大已經(jīng)變成480 Mbps，而最新的USB 3.1 gen 1的最大速度為5 Gbps。 同時(shí)，Type-C連接器也提高了可用性和電源容量，也為連接器設(shè)置了便捷的形狀，使其更易于使用。

01

USB3.1設(shè)備的噪聲狀況

USB3.1設(shè)備的輻射噪聲是怎樣的？

看似跟USB3.1 gen1相似的噪聲狀況，將USB 3.0 的PC連接到外部HDD，并觀察到它產(chǎn)生的噪聲。 （圖1）

雖然這里使用TypeA-TypeB和TypeC-TypeC作為連接電纜，但兩種噪聲水平都低于不必要的輻射噪聲的調(diào)節(jié)值，并且沒有出現(xiàn)問題。

圖1 USB3.0功能的輻射噪聲

那么是否有必要對(duì)USB 3.1設(shè)備采取靜噪對(duì)策？

實(shí)際上，針對(duì)不必要的輻射等噪聲調(diào)節(jié)以外，還有其他的必須要采取靜噪對(duì)策的理由。

02

USB3.1 設(shè)備的噪聲問題

最近由于電子設(shè)備內(nèi)置的通信功能在增加。

代表性的例如智能手機(jī)。由于在智能手機(jī)這樣狹窄的空間中內(nèi)置了各種數(shù)字電路，這些電路中會(huì)發(fā)生數(shù)字噪聲。

當(dāng)此噪聲進(jìn)入智能手機(jī)的天線時(shí)，混雜著來自基站的無線電波的噪聲，使接收靈敏度降低。

通常，對(duì)于從數(shù)字基板直接進(jìn)入天線的噪聲會(huì)有相應(yīng)的對(duì)策，但是由于智能手機(jī)中連接了USB等接口電纜，該電纜成為了放射源，導(dǎo)致進(jìn)入天線的噪聲增加從而使接收靈敏度降低。

圖2 連接USB電纜通話

圖3是在簡(jiǎn)易的測(cè)試環(huán)境下測(cè)試出的進(jìn)入LTE接收器部分天線的噪聲。

通過連接USB電纜，導(dǎo)致噪聲水平增加了將近20dB。

圖3 連接USB電纜前后進(jìn)入天線的噪聲的對(duì)比

03

USB3.1 設(shè)備的靜噪對(duì)策

USB3.1 設(shè)備的靜噪對(duì)策中連接部分使用靜噪濾波器會(huì)很有效。

但是，由于高速差分信號(hào)在信號(hào)線中流動(dòng)，因此在使用濾波器時(shí)必須要注意，以免損害該信號(hào)質(zhì)量。

共模噪聲濾波器作為靜噪濾波器的一種，可以有效地消除共模噪聲，這是輻射噪聲的主要原因，對(duì)差分信號(hào)幾乎沒有影響。 將本公司的USB 3.1用共模噪聲濾波器插入差分信號(hào)線。（圖4）

圖4 為共模噪聲濾波器插入的地方

使用共模噪聲濾波器的結(jié)果如圖5所示，進(jìn)入天線的最大噪聲改善10dB。

圖5 通過共模噪聲濾波器來降低噪聲的效果

有關(guān)USB3.1Gen1推薦的共模噪聲濾波器，請(qǐng)參考以下鏈接。

USB3.1Gen1推薦的共模噪聲濾波器1.NFP0QHB372HS22.NFP0QHB542HS2

04

追加對(duì)策① 地平面強(qiáng)化

為了進(jìn)一步改善，我們還采取了靜噪濾波器以外的對(duì)策。

在USB線中，由于信號(hào)在差分傳輸中是雙絞線，因此它原本是一種難以輻射噪聲的結(jié)構(gòu)。

但是，如果電纜屏蔽部分有噪聲，可能會(huì)從這里發(fā)射噪聲。 因此我們采取了地平面強(qiáng)化的對(duì)策。

在該設(shè)備中，最初USB連接器和基板通過一個(gè)螺釘和多個(gè)手指墊圈連接。

為了使USB連接器框架與智能手機(jī)主板接地之間的阻抗較低，將它們與銅箔膠帶連接牢固地連接。 圖6即效果。

圖6 地平面強(qiáng)化的效果

通過進(jìn)行地平面強(qiáng)化可將噪聲水平降低6~8dB的程度。

05

追加對(duì)策② 換線

USB線的差異也會(huì)引起放射噪聲水平的變化。

將設(shè)備中最初的USB線換成市售的另一種USB線。

圖7為結(jié)果。此時(shí)，用原先的線時(shí)噪聲較低，最大的差為10dB左右。因此可見選擇適合的線也對(duì)噪聲對(duì)策十分關(guān)鍵。

圖7 為不同的線體現(xiàn)的噪聲水平差異

06

總結(jié)

通過這些對(duì)策，如圖8所示，天線中進(jìn)入的噪聲最大可降低20dB，LTE的接收靈敏度取決于頻帶，改善了8dB。

因此，通過連接USB線改善接收水平，是USB設(shè)備很難超出范圍。

對(duì)策內(nèi)容

插入共模噪聲濾波器

地平面強(qiáng)化

選擇適合的USB線

圖8 為對(duì)策結(jié)果總結(jié)

這次，我們介紹了針對(duì)USB 3.1 gen 1噪聲對(duì)策的噪聲對(duì)策示例，但除此之外，我們還介紹了適用于高速差分接口噪聲對(duì)策的共模噪聲濾波器/共模扼流線圈。 請(qǐng)參考下面的選擇表。

信號(hào)線用共模扼流線圈選擇表（一般等級(jí)用）（點(diǎn)擊“閱讀原文”查看更多信息）