Murata Rauschunterdrückung für Thunderbolt™ 3

Abbildung 1. Vergleich der Datenübertragungsraten verschiedener Schnittstellen

Eine alternative Methode zur Evaluierung des Rauschens von Thunderbolt 3
Murata stellte fest, dass Materialien für die Evaluierung des Rauschens von Thunderbolt 3 sehr schwer zu beschaffen sind. Daher wurden die Rauschsituation und die Rauschunterdrückungsmethoden basierend auf den Daten für USB 3.1 Gen 2 (eine Schnittstelle, die der Technologie von Thunderbolt 3 sehr ähnlich ist) eingeschätzt.

Messung des abgestrahlten Rauschens von USB 3.1 (Gen 1 und Gen 2)

Die Kommunikation erfolgt mit einem USB-3.1-kompatiblen SSD, der mit einem Host-PC verbunden ist und das abgestrahlte Rauschen wird gemessen. (Die Messung erfolgt sowohl im Gen1- als auch im Gen2-Betriebsmodus.)

Wenn ein NFP0QHB542HS2 Gleichtakt-Drosselrauschfilter in die USB-Tx-Leitung als Rauchunterdrückung eingesetzt wird, wird der Rauschpegel ebenfalls geprüft. (Abbildung 2, unten)

Die Hauptkomponente dieses Rauschens wird als Gleichtakt angesehen, so dass große Unterdrückungeffekte für das Rauschen, das bei 5 GHz und 10 GHz geprüft wurde, durch das Einsetzen eines NFP0QHB542HS2 Gleichtaktrauschfilters in die Tx-Leitung erzielt wurden.

Abbildung 2. Ergebnisse der Rauschmessung von USB 3.1 Gen 1 und Gen 2 und Bestätigung der Auswirkungen eines Filtereinsatzes

USB 3.1 Gen 1 Kommunikation: Das Schmalbandrauschen (Oberschwingungen zweiter Ordnung) wurde bei 5 GHz beobachtet, was das Doppelte der Grundfrequenz des Signals von 2,5 GHz darstellt.

USB 3.1 Gen 2 Kommunikation: Das Schmalbandrauschen (Oberschwingungen zweiter Ordnung) wurde bei 10 GHz beobachtet, was das Doppelte der Grundfrequenz des Signals von 5 GHz darstellt.

Überlegungen zu Thunderbolt 3

Es wird erwartet, dass Oberschwingungen zweiter Ordnung der Kommunikationssignalfrequenz als Schmalband-Gleichtaktrauschen in der Thunderbolt 3-Kommunikation auf die gleiche Weise wie in USB 3.1 festgestellt werden.

Thunderbolt 3 unterstützt Datenübertragungsraten von 10 GBit/s/Spur und 20 GBit/s/Spur, so dass ein Gleichtaktrauschen von 10 GHz und 20 GHz mit Thunderbolt 3 angenommen wird.

Wie USB 3.1 ist ein Gleichtaktrauschfilter wirksam.

Abbildung 3. Abgestrahltes Rauschen, das für Thunderbolt 3 erwartet wird

Auswirkungen von Rauschfiltern auf Thunderbolt 3-Signale

Signalqualität
Murata untersuchte die Auswirkung von Rauschfiltern auf Thunderbolt 3-Signale. Bei Verwendung eines herkömmlichen Rauschfilters brach das Augenmuster des Signals zusammen und erfüllte den Standard nicht.

Wenn die neu entwickelte NFP0QHB542HS2 Gleichtakt-Drosselspule verwendet wird, wird das Augenmuster auf einem Niveau gehalten, das dem Standard entspricht.

Dies zeigt, dass bei der Verwendung von Rauschfiltern mit Thunderbolt 3 herkömmliche Filter nicht verwendet werden sollten, und es sollten Produkte ausgewählt werden, die höhere Frequenzsignale unterstützen.

Abbildung 4. Auswirkungen verschiedener Filter auf Signalwellenformen

Fazit

Es wird erwartet, dass aufgrund der Übernahme in USB 4.0 mit einer weit verbreiteten Verwendung von Thunderbolt 3 zu rechnen ist. Murata geht davon aus, dass das Rauschen von Thunderbolt 3 dem Rauschen der USB 3.1 Gen 1 und Gen 2 ähnlich sein wird und dass der Schlüssel zur Rauschunterdrückung in Thunderbolt 3 bei der Verhinderung von harmonischem Gleichtaktrauschen der zweiten Ordnung liegt. Das Thunderbolt 3 verwendet Hochgeschwindigkeitssignale, und eine ausreichende Sorgfalt ist erforderlich, damit die verwendeten Filter sich nicht negativ auf die Signalqualität auswirken. Der NFP0QHB542HS2 Gleichtaktrauschfilter von Murata wurde für Hochgeschwindigkeitssignale vermarktet und kann ein Gleichtaktrauschen mit einer Oberschwingung der zweiten Ordnung von 10 GHz und 20 GHz ohne wesentliche negative Auswirkungen auf die Signalqualität des Thunderbolt 3 wirksam unterdrücken.

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