USB-IF协会于年发布的Type-C接口是具有突破性的互连标准，其优异的性能、极简连接以及可扩展和多功能受到整个业内消费者的瞩目。近几年Type-C技术更是凭借以下的诸多优点，在消费类电子行业得到蓬勃发展：

?极简连接：

相比之前A/B/Mini-B/Micro-B口可以实现约8.3mmx2.5mm小尺寸、扁平轻薄、支持正反连接。

?可扩展性：

可用于不同终端设备诸如电脑，手机，显示器，U盘，扩展坞等等。

?多功能性：

支持USB2.0、USB3.2、USB4、DP1.4a、DP2.0/2.1、PCIe和PD功能。

?生态多样：

包括芯片和终端产品，比如台式机及笔记本、手机、扩展坞、U盘、显示器、嵌入式板卡、无源线缆、有源线缆等。

年9月，欧盟委员会正式提出一项议案，将USBType-C?作为智能手机、平板电脑、耳机、便携式音响、摄像头和一些电子游戏机的标准接口，此举旨在减少充电器生产相关的浪费；年6月新的USBPD3.1规范，扩展PD3.0支持的供电最大供电瓦数W到W(EPR:ExtendedPowerRange)，可以为游戏本、大显示器等装置供电。这一系列新的法规的发布将更大地促进Type-C互连技术在整个行业的推广和普及。

USBType-C?连接器和电缆组件简介

USB用于连接和供电设备的几种电缆连接器类型包括：Type-A、Type-B、Micro-B、Mini-B等。与这些现有类型的USB电缆相比，USBType-C?电缆具有对称和可逆的独特可用性优势。任何使用计算机和外围设备的人都知道，USB标准A/B连接器必须单向插入，并且可能需要尝试几次才能找到正确的方向。USBType-C?连接器更容易插入，因为它是对称的并且可以在任何USBType-C?设备之间的任一方向插入。

设计和测试工程师在将设备接口从4针USB标准A/B连接器更新为24针USBType-C?连接器时面临着若干挑战。新的USBType-C?连接器和电缆组件引入了一些新的设计以解决标准A/B类型连接器/电缆的固有问题，并为启用Type-C功能的新产品提供更多特性和功能。

USBType-C?引脚图。

注意，此对称接口为正反可插拔的结构

上图为USBType-C?连接器的引脚图。这些引脚的功能概述如下：

?四个高速数据发送/接收对（TX1+/-、RX1+/-、TX2+/-、RX2+/-）

这些引脚可用于高速数据总线或交替(ALT)模式。四组发送和接收(Tx/Rx)对允许一个、两个或所有四个通道随时用于数据传输。USBType-C?连接允许两种不同的协议(比如PCIE,DisplayPort)同时主动发送和接收，并且支持在未来的USB实现中将单个协议的Tx/Rx速度提高一倍(比如下一代的USB标准USB4V2.0)。

?两个USB2.0差分对(D+/D-)

USB2.0数据总线的专用引脚，以确保始终提供USB2.0向后兼容性。

?四个电源/接地对(Vbus,GND)

管理多个外围设备的供电电路，为设备提供电源以使其在设定的功率水平下运行。设备能够请求所需的功率，并在特定应用需要时获得更多功率。

?两个检测引脚（CC1、CC2），1个引脚重新用于Vconn

这些引脚决定了电缆配置和电缆方向检测。USBType-C?连接器使用单线方向检测来维持主机到设备的逻辑关系。Type-C?电缆中只有一根CC信号线，当电缆组件插入到主机和设备的连接器时，电缆组件的CC连接到主机和设备的CC1或CC2，这决定了电缆的方向。另一个主机和设备连接器上的CC引脚重新用作Vconn（5V电源轨）和GND，用于为有源电缆中的电源电路供电，无需使用来自Vbus的电源。

?两个辅助总线引脚（SBU1、SBU2）

没有为当前Type-C?连接应用指定的辅助总线或“Sideband”信号。但是，它们可以用于交替模式传输或其他未来可扩展性(比如用于DisplayPortOverType-C传输的AUX信道)。

基于USBType-C?互连提供的强大硬件能力，USBType-C?连接器和电缆组件不仅提供向后的USB兼容性，而且还增加了电源管理和数据传输的功能。USBType-C?供电提供高达20伏、5安和瓦的动态电源和不同设备的充电。发射器/接收器(Tx/Rx)对可用于USB或“访客协议”，例如DisplayPort、MHL或Thunderbolt数据传输，从而可以传输除USB之外的高速数据、视频和音频信号。USBType-C?数据传输速率高达40Gbps（USB4Gen3和Thunderbolt-3Gen3），未来有能力达到80Gbps。这些新功能为设计和测试工程师带来了更大的挑战，他们通过执行USB-IF标准一致性测试来确保其USB通道和设备的互操作性。

以前，USB连接由电源线和两条数据线组成，但USBType-C?通道可以动态改变电源电平和数据信号。建立初始端到端USBType-C?连接时，使用CC1/CC2引脚（配置通道）解析电缆方向，设备确认连接并建立主机/设备角色。然后，供电电路开始通过Vbus和GND连接管理每个连接设备的电源。各个主机和设备决定使用哪对Tx/Rx引脚（SBU1/2引脚用于“alternate”协议）。Tx/Rx引脚可用于USB或其他协议，并且引脚可以并行组合以实现更快的数据传输。通道功率和信号电平由功率传输电路管理，并且可以在连接设备进行充电或新传输时发生变化。

使用支持USBType-C?的产品的消费者会发现它们功能更强大，使用更简单。然而，工程师在测试期间需要管理更多的复杂性，特别是在考虑许多不同的功能场景时，需要在通道中进行全面的测试。

USBType-C?互连测试要求和挑战

如前所述，USB-IF负责制定USB相关的标准，USBType-C?互连也不例外。Type-C?连接器和电缆组件测试主要参考的规范是UniversalSerialBusType-C?CableandConnectorSpecification和UniversalSerialBusType-C?ConnectorsandCableAssembliesComplianceDocument。目前最新的版本是Rev.2.1。

USB-IFType-C?互连主要参考规范

前者主要对不同应用场景、不同最高信号传输速率条件下的Type-C?互连要求做了详细的规定，其中包括和测试相关的详细的测试参数、测试条件、测试方法等；后者主要集中在一致性合规测试要求方面。下面我们对这些Type-C?互连测试规范做一个简单的解读。

USBType-C?互连类型

USB标准对以下五种Type-C互连类型分别做了详细的要求：

1.Type-CtoType-C电缆组件(Type-CtoType-CCableAssemblies)

2.Type-Cto传统电缆组件(Type-CtoLegacyCableAssemblies)

3.Type-Cto传统适配器(Type-CtoLegacyAdapters)

4.Type-C插座连接器（ReceptacleConnector）

5.裸电缆(RawCable)

USBType-C?互连支持的最高信号传输速率

USB标准对Type-C互连定义了四种需要支持的最高速率：

1.USB4Gen3:20Gbps/Lane

2.USB4Gen2andUSB3.2Gen2:10Gbps/Lane

3.USB3.2Gen1:5Gbps/Lane

4.USB2.0:Mbps/Lane

USBType-C?标准电缆组件

USB标准对Type-C到Type-C标准电缆组件，主要根据速率的不同，定义了以下几种规格：其中，USB4Gen3,USB4Gen2andUSB3.2Gen2,USB3.2Gen1和USB2.0建议最大的无源电缆长度分别是0.8M,1M,2M和4M。

USBType-C?标准电缆组件

USBType-C?传统电缆组件

USB标准对Type-C到传统电缆组件，主要根据速率和连接器接口类型的不同，定义了以下几种规格：

USBType-C?传统电缆组件

USBType-C?电缆和适配器组件中USB2.0和低速信号测试要求

USBType-C?ConnectorsandCableAssembliesCTSTestGroupB-2定义了USB2.0D+/D-信号和CC1/CC2、SBU1/SBU2等低速信号的测试要求，其中B-2-5到B-2-13专门针对的是Type-CtoType-C电缆组件：

USBType-C?电缆和适配器组件USB2.0

和CC/SBU低速信号测试要求

USBType-C?电缆和适配器组件中超高速信号测试要求

USBType-C?ConnectorsandCableAssembliesCTSTestGroupB-3定义了USB4Gen2USB3.2Gen2,USB3.2Gen1超高速信号的测试要求，B-4-1定义了针对Type-C互连的电缆屏蔽效能要求：

USBType-C?电缆和适配器组件

超高速信号测试要求

USBType-C?电缆组件中USB4Gen3信号测试要求

USBType-C?ConnectorsandCableAssembliesCTSTestGroupB-8定义了USB4GenGbps/lane信号的测试要求：

USBType-C?电缆组件USB4Gen3信号测试要求

USBType-C?互连测试中一些重要的电气参数说明

简单的比较上面的TestGroupB-2和B-3B-8要求，不难发现：相比较于USB2.0等低速信号，高达10Gbps/lane和20Gbps/lane的超高速信号以及USB4Gen3信号，对电缆、连接器和信号通道提出了更加严苛的要求。除了用网分加TDR选件进行差分阻抗(DifferentialImpedance)、信号对衰减(D+/D-PairAttenuation)、信号对传输时延(D+/D-PairPropagation)、信号对内延时差(D+/D-Intra-PairSkew)、差分插入损耗(DifferentialInsertionLoss)和差分回波损耗(DifferentialInsertionLoss)等常规时域测试外，USB标准引入了很多新的电气参数对Type-C互连进行检测。比如：插入损耗拟合(InsertionLossFitatNyquistFrequencies,ILfitatNq)、积分总串扰(IntegratedTotalCrosstalk,IXT_DP/IXT_USB)、积分回波损耗(IntegratedReturnLoss,IRL)、积分多重反射(IntegratedMulti-reflection,IMR)、差模转共模(DifferentialtoCommonConversion),信道操作裕量(ChannelOperatingMargin,COM)等。这些参数基本上是对原始的S参数进行数据后处理重新做数据拟合或积分得到。

USB-IF合规测试工具介绍

USB-IF组织针对上述测试项目，引入了新的合规测试工具对S参数进行后处理，得到Pass或Fail的判断。对USB4Gen3电缆组件的信道操作裕量(COM)和积分串扰等测试，需要基于Matlab的新的合规测试工具(Get_iPar.exe)，编译44组S参数以进行合规判断。用户需要手动设置工具的配置文件来编译和验证通过/失败的判断。USB4Gen2/USB3.2Gen2/USB3.2Gen1等其他电缆组件类型也需要类似的Matlab测试工具(IntePar.exe)，编译30组S4P参数，用于高速信号测试结果Pass/Fail的判断。

执行USB-IF合规测试工具(Get_iPar)的手动步骤，用于USB4Gen3高速信号测试(44套S4P)和USB4LRD有源电缆测试(28套S4P）

传统的USBType-C?互连测试挑战

通过以上对USBType-C?互连测试要求的描述不难发现，使用4端口VNA并遵循实施方法(MethodofImplementation,MOI)文档的传统USBType-C?电缆测试方法需要大量端口重新连接才能完成完整的S4P测量。这些手动操作可能会导致更长的测试时间，比如严格按照USBType-C?互连一致性测试标准对一条USB4Gen3电缆组件高速信号测试就需要使用4端口VNA进行44次端口连接得到44个S参数，然后导入Get_iPar工具进行分析，整个过程大约需要3到5小时。并且容易出现不必要的人为错误，从而使一致性测试变得低效且更具挑战性。

是德科技USBType-C?互连测试解决方案

方案一

使用4端口VNA的一体式解决方案

传统的连接器和电缆组件一致性测试使用矢量网络分析仪(VNA)进行频域分析，使用TDR（时域反射计）示波器进行时域分析。KeysightENA系列网络分析仪具有增强型时域分析（选项TDR）应用程序，可提供测量所有合规性参数的一体式解决方案。

?支持实施方法(MOI)文档，提供一步一步的详细操作步骤，按照USB-IF一致性测试规范手动测试指定的参数。

?基于支持的VNA型号，根据USB-IF一致性测试规范，提供具有预定义测量参数和测试模板限制的状态文件。

?可以在如下链接找到针对支持的不同VNA型号的USBType-C?连接器和电缆组件MOI和状态文档。(

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