随着无线通讯越来越普及,电磁辐射干扰的问题也越加被重视。依照USB-IF的规范,以往是用相容性测试的方法来验证RFI的影响,但相容性测试的判定较主观,所以至今年四月起(2021.04.01),USB-IF规定了新的测试项目:USB 3.2 RFI System Level Test。
本文将用多个主题:为什么要测试、怎么测试、以及如何判定测试结果,带您逐步了解 RFI。
为何要测试「射频干扰(Radio Frequency Interference;RFI)」?
由于无线网路(Wi-Fi)发展成熟,主要分有两个频段2.4GHz和5GHz,刚好与 USB 3.2 Gen 1×1以及USB 3.2 Gen 2×1的传输频率2.5GHz和5GHz相当接近;有时会遇到连接使用USB装置时造成无线网路通讯欠佳,因此 USB-IF 订定产品必须通过射频干扰测试,以确保USB装置在连接使用时不会过度影响无线网路的通讯品质。除此之外,也验证了其他无线通讯频段与USB产品的RFI影响,例如:WWAN、LTE及5G 手机通讯。
什么类型的产品需通过 USB 3.2 RFI System Level Test(以下简称 RFI 测试)?
符合以下全部条件的产品,皆须经过 RFI 测试:
1. 使用 USB Type-C接头
2. 支援 USB 3.2 Gen 1×1 以上的传输速率
3. 产品类型为 Downstream Facing Port(DFP)
以下为需通过RFI测试的待测物类型(表一):
表一:待测物类型
待测物类型
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1
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USB 3.2 Host End-Product
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2
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USB 3.2 Embedded Host End-Product
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3
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USB 3.2 Hub End-Product
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4
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Dual Role Data (DRD)
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测试 USB 3.2 RFI System Level Test 的仪器列表
以下为您整理出必要使用的仪器、治具、厂商与型号(表二):
表二
仪器类型
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仪器厂商或型号
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备注
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频谱分析仪
(Spectrum Analysis)
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Keysight N9000B
Anritsu MS2830A
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必须含有preamplifier 功能
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RFI System Level
Test Flature
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Luxshare ICT MEU-58P1F
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CC pin接 Rd(5.1K欧姆)到地,高速Tx pin接50欧姆,高速Rx pin空接(open)
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RF SMA 公对公电缆
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Junkosha
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能够有效传输6GHz或以上的电缆
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隔离箱
(Shielding Box)
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Lab105 SHD6001A
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隔离度在500MHz~6GHz至少低于-8dB,且空间能够容纳桌机的大小
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USB 3.2 RFI System Level Test 的测试流程
重点测试流程简述如下(如表三):
表三
步骤
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测试流程
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备注
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1
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使待测物进入Compliance模式发出CPO
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Windows作业系统使用USB-IF的XHSETT工具进入Compliance模式,非Windows作业系统请晶片商协助进入Compliance模式
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2
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频谱分析仪依照测试规范设定
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频率量测范围从500MHz到6GHRBW和VBW皆设定为100KHz,平均100次得到量测结果
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3
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接上测试Fixture开始量测,存取波形得到测试结果
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如何判定 RFI 测试结果呢?
经过上述的测试流程后即可得到测试结果,以下撷取一个测试规范如图一:
而测试结果判定标准如表四:
表四
频段
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测试结果标准
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500MHz~4GHz
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Noise Level要低于-100dBm
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5GHz~6GHz
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Noise Level 要低于-102dBm
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细心的您一定可以发现 4GHz~5GHz 没有规范定义,这是因为无线通讯目前尚未使用到该频段。
测试环境
(本文作者曾威华为 新加坡商技流创新有限公司台湾分公司技术工程师)
参考文献
[1] USB RFI System Level Test Procedure, Rev1.0, August 21, 2020.
[2] USB 3.2 RFI System-Level Test Procedure, Rev1.1, November 24, 2020.