隨著無線通訊越來越普及,電磁輻射干擾的問題也越加被重視。依照USB-IF的規範,以往是用相容性測試的方法來驗證RFI的影響,但相容性測試的判定較主觀,所以至今年四月起(2021.04.01),USB-IF規定了新的測試項目:USB 3.2 RFI System Level Test。
本文將用多個主題:為什麼要測試、怎麼測試、以及如何判定測試結果,帶您逐步了解 RFI。
為何要測試「射頻干擾(Radio Frequency Interference;RFI)」?
由於無線網路(Wi-Fi)發展成熟,主要分有兩個頻段2.4GHz和5GHz,剛好與 USB 3.2 Gen 1×1以及USB 3.2 Gen 2×1的傳輸頻率2.5GHz和5GHz相當接近;有時會遇到連接使用USB裝置時造成無線網路通訊欠佳,因此 USB-IF 訂定產品必須通過射頻干擾測試,以確保USB裝置在連接使用時不會過度影響無線網路的通訊品質。除此之外,也驗證了其他無線通訊頻段與USB產品的RFI影響,例如:WWAN、LTE及5G 手機通訊。
什麼類型的產品需通過 USB 3.2 RFI System Level Test(以下簡稱 RFI 測試)?
符合以下全部條件的產品,皆須經過 RFI 測試:
1. 使用 USB Type-C接頭
2. 支援 USB 3.2 Gen 1×1 以上的傳輸速率
3. 產品類型為 Downstream Facing Port(DFP)
以下為需通過RFI測試的待測物類型(表一):
表一:待測物類型
待測物類型
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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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測試 USB 3.2 RFI System Level Test 的儀器列表
以下為您整理出必要使用的儀器、治具、廠商與型號(表二):
表二
儀器類型
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儀器廠商或型號
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備註
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頻譜分析儀
(Spectrum Analysis)
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Keysight N9000B
Anritsu MS2830A
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必須含有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歐姆)到地,高速Tx pin接50歐姆,高速Rx pin空接(open)
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RF SMA 公對公電纜
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Junkosha
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能夠有效傳輸6GHz或以上的電纜
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隔離箱
(Shielding Box)
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Lab105 SHD6001A
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隔離度在500MHz~6GHz至少低於-8dB,且空間能夠容納桌機的大小
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USB 3.2 RFI System Level Test 的測試流程
重點測試流程簡述如下(如表三):
表三
步驟
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測試流程
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備註
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1
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使待測物進入Compliance模式發出CPO
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Windows作業系統使用USB-IF的XHSETT工具進入Compliance模式,非Windows作業系統請晶片商協助進入Compliance模式
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2
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頻譜分析儀依照測試規範設定
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頻率量測範圍從500MHz到6GHRBW和VBW皆設定為100KHz,平均100次得到量測結果
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3
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接上測試Fixture開始量測,存取波形得到測試結果
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如何判定 RFI 測試結果呢?
經過上述的測試流程後即可得到測試結果,以下擷取一個測試規範如圖一:
而測試結果判定標準如表四:
表四
頻段
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測試結果標準
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500MHz~4GHz
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Noise Level要低於-100dBm
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5GHz~6GHz
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Noise Level 要低於-102dBm
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細心的您一定可以發現 4GHz~5GHz 沒有規範定義,這是因為無線通訊目前尚未使用到該頻段。
測試環境
(本文作者曾威華為 新加坡商技流創新有限公司台灣分公司技術工程師)
參考文獻
[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.