E5071C ENA 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試 USB 阻抗

網(wǎng)絡(luò)分析儀是電子工程師和電磁工程師常用的測量儀器之一。它可以測量各種電路和器件的特性，如頻率響應(yīng)、阻抗特性等。其中，E5071C ENA 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是安捷倫公司推出的一款高性能網(wǎng)絡(luò)分析儀，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)測試等領(lǐng)域。

本文將以 E5071C ENA 為例，介紹如何使用該儀器測量USB接口的阻抗特性。USB接口作為常見的數(shù)字接口，其阻抗特性對信號傳輸質(zhì)量有重要影響。通過網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量，可以全面了解USB接口的阻抗特性，為USB設(shè)備的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供重要依據(jù)。

1. USB接口的阻抗特性

USB接口是一種差分信號接口，其阻抗特性主要包括以下幾個(gè)方面：

 特性阻抗

USB 2.0和USB 3.0接口的特性阻抗均為 90Ω±15%，這是為了匹配傳輸線和接收端的阻抗，減少信號反射和失真。

 共模阻抗

USB接口的共模阻抗應(yīng)盡量高，通常要求大于20Ω，以抑制共模干擾，提高抗干擾能力。

 差模阻抗

USB接口的差模阻抗應(yīng)與特性阻抗匹配，一般要求在 85Ω~100Ω之間，以最大化信號傳輸效率。

 電容性

USB接口還存在一定的寄生電容，會(huì)影響高速信號的傳輸。因此，USB接口設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮接口電容的影響，采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施。

綜上所述，USB接口的阻抗特性是一個(gè)多維度的指標(biāo)體系，需要全面測試和分析才能掌握其性能。

2. 使用E5071C 測試USB接口阻抗

 測試連接

測試時(shí)，將 E5071C  的端口 1 和端口 2 分別連接到待測 USB 接口的 D+ 和 D-線。如果測試的是 USB 接口的整體特性，還需要將接地端子連接到USB接口的接地端。

 測試配置

首先，需要在 E5071C  上設(shè)置合適的測試頻率范圍，確保覆蓋USB信號的主要頻段。一般來說，設(shè)置 10 kHz ~ 1 GHz 的頻率范圍即可。

其次，選擇合適的測量參數(shù)。針對USB接口的阻抗測試，主要關(guān)注以下幾個(gè)參數(shù)：

(1) S11參數(shù)：反射系數(shù)，反映接口的返回?fù)p耗。

(2) S21參數(shù)：傳輸系數(shù)，反映信號的插入損耗。 

(3) Z11參數(shù)：輸入阻抗，反映接口的特性阻抗。

(4) Zc參數(shù)：共模阻抗，反映接口的共模特性。

通過設(shè)置這些測量參數(shù)，可以全面評估USB接口的阻抗特性。

 測試步驟

1) 打開 E5071C ENA，選擇"2-Port"測量模式。

2) 設(shè)置頻率范圍為 10 kHz ~ 1 GHz。

3) 選擇測量參數(shù)為S11、S21、Z11、Zc。

4) 將端口1和端口2分別連接到USB接口的D+和D-線。

5) 執(zhí)行測量并觀察結(jié)果波形。

6) 分析各測量參數(shù)，評估USB接口的阻抗特性。

 測試結(jié)果分析

通過測試，可以獲得以下信息：

(1) S11參數(shù)可以反映USB接口的返回?fù)p耗特性。理想情況下，S11應(yīng)盡可能小，表示信號反射較小，接口匹配良好。

(2) S21參數(shù)反映了USB接口的插入損耗。S21應(yīng)盡可能接近0 dB，表示信號傳輸損耗小。

(3) Z11參數(shù)反映了USB接口的特性阻抗。理想情況下，Z11應(yīng)在85Ω~100Ω之間。

(4) Zc參數(shù)反映了USB接口的共模阻抗。Zc應(yīng)盡可能大，通常要求大于20Ω。

通過分析上述測試結(jié)果，可以全面了解USB接口的阻抗特性，發(fā)現(xiàn)存在的問題，為USB設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供依據(jù)。

綜合以上分析，該USB接口的阻抗特性符合USB標(biāo)準(zhǔn)，信號傳輸性能良好。這為后續(xù)USB設(shè)備的研發(fā)和調(diào)試提供了有力支撐。

USB接口的阻抗特性對信號傳輸質(zhì)量有重要影響。通過E5071C ENA網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試，可以全面了解USB接口的特性阻抗、共模阻抗、返回?fù)p耗等關(guān)鍵參數(shù)，為USB設(shè)備的設(shè)計(jì)和調(diào)試提供重要依據(jù)。

本文介紹了使用E5071C ENA測試USB接口阻抗的具體方法，包括測試連接、測試配置、測試步驟以及結(jié)果分析等。通過實(shí)踐應(yīng)用，闡述了該測試方法的有效性和實(shí)用性。