高速连接器发展趋势及质量认证要点

随着 IT 行业的快速发展，传输质量、速度和应用程序的多样性引发了向更快传输速度发展的持续推动力。为了提高信号传输编码速度和缩短用户等待时间。1、降低包装精度。2. 提供全双工传输模式都是解决这个问题的可行方法。为了达到这一目标，所有单个组件都必须能够最大限度地减少信号衰减、失真和抗干扰性。

因此，作为桥梁的连接器也需要升级，因为它在传输质量和速度方面的作用越来越大。下面的流程图展示了 USB 传输速度从 USB 1.0 到 USB 3.1 Gen 2 的演变过程。另外一个重要的一点是传输模式从半双工升级到全双工。

USB技术演变图如下：

USB连接器外观

消费电子（CE）现在正经历着“瘦身”的趋势，变得越来越小，越来越纤薄。除了我们前面提到的提速之外，还有来自智能手机行业的强大推动力；连接器的外观和尺寸已经变得越来越小。USB 的演变也受到同样的因素影响，从 A/B 型发展到 Mini USB，同样在 2007 年我们看到了 Micro USB 的这种趋势。我们可以观察到，除了轻薄之外，性能和插拔的简单性都是影响这一发展趋势的因素。

Performance

在过去，连接器只需要具有电流传导性，而不需要传输大量数据。机械性能是测试的重点。例如插拔力、耐久性测试、端子接触保持力、接触电阻测试等。这些和其他因素都会影响导电性和机械因素。USB 和 IEEE1394 在 2000 年之后才可用；因此，促使连接器进入了一个新时代，从只需要电流的导电性到能够传输大量数据。现在增加了阻抗、传播延迟、传播偏斜、衰减、串扰测试等。通过这些新增功能，我们将能够更好地验证信号完整性。

信号干涉

传输负载的增加引发了对 HDMI、DisplayPort 和 USB 3.1 Type-C 等高频连接器的需求。连接器的传输速度从 Mbps 级别提高到 Gbps 级别。因此，当信号速度继续增加时，干扰电平也会增加。因此，降低干扰电平变得越来越重要。

随着从单芯电缆到双绞线甚至同轴电缆的转变。以上所有目的都是为了降低自主干扰，增加对外来干扰的抵抗力；但是，由于高速传输过程中的多线或多信号对，串扰的可能性也增加了；因此，必须分析和检查串扰的原因。

串扰是在传输系统的一个电路或通道上传输的信号在另一个电路或通道中产生不良影响的任何现象。串扰通常是由从一个电路、电路的一部分或通道到另一个的不希望有的电容、电感或传导耦合引起的。一个例子是，当我们在家中使用固定电话时，有时会出现干扰，在通话过程中可以听到第三种声音或无线电声音；因此，高频传输容易受到来自相邻高频传输的串扰；因此，极难避免串扰的产生。这就是为什么我们需要进行串扰测试来确定和了解串扰在可接受范围内的天气。

串扰可分为Near End Cross Talk-NEXT & Far End Cross Talk-FEXT 两种，目前Type-C有4对信号对，DisplayPort有5对AUX控制信号，多余的信号用于音频。因此，两个验证都认真对待串扰周长测量，并将其纳入其受人尊敬的测试标准中。

信号丢失

随着产品小型化的趋势，对轻量扭绞电缆的相应需求也在增长，从而使电缆变得更薄。目前 HDMI 电缆约为 24-30 AWG，USB 3.1 为 28-34 AWG。当电缆变得更细时，由于铜的特性，发送的信号可能会疲劳。USB-IF 为可接受的疲劳率设定了标准，如下所示。( 表 1 & 表 2 )

“损耗”定义为传输过程中的疲劳，可分为两种类型：插入损耗和回波损耗。在理想的情况下，不应该有疲劳；然而，由于铜的独特特性，电缆越远，疲劳率越高（或者电缆越大，疲劳越多）。虽然这种疲劳不会影响连接器，但它可能会对电缆造成严重的问题。反射损耗的产生是由连接器或配对接口引起的，其主要原因是连接器的形状和连接器“结构”的独特性，而且连接器在制造过程中的某些缺陷也会阻碍其表现。为了获得更好的抓地力并提高质量，必须对高频连接器进行更好的测试。

电缆插入损耗测试需要仪器进行详细的测试。通常测试这些插入损耗需要用于测试时域和频域的设备。对于 USB 3.1 时域反射仪，(TDR) 和网络分析仪，(NA) 用于测量不同的参数。传输速度的提高也对所需仪器的完整性和完成任务所需的初始投资提出了多重挑战。

对于 USB 3.1 Type-C，建议的 MOI（实施方法）要求通过单个电缆测试单元执行电缆测试。此时，（TDR）和（NA）都可以在一个测试单元上完成。泰克 (TDR) 测量可以通过 IConnect 软件通过快速傅里叶变换转换为各种频率的正弦波。Keysight ENA 使用选件 (TDR) 将测量的正弦波转换为逆傅里叶变换时域信号。

对更薄和更快的连接器的需求增加，已经摆脱了现代制造方法，转向微型组件和更高频率。测试和分析连接器需要投入大量资金和劳动力。本次评测中提到的连接器仍被视为低端产品。但是高频技术的研究已经形成了行业内的壁垒；因此，提升板对板连接器等高端产品的整体能力已成为所有连接器制造商的最后一道障碍。

借助软件对信号转换的支持，工程师可以同时测量 (NA) 和 (TDR)，从而减少完成测试所需的时间，降低成本和分析时间。