Netzwerkanalyse

So testen Sie Kabel von USB Typ C mit Betriebsart DisplayPort

Seite: 2/3

Firmen zum Thema

Keine Probleme mit unterschiedlichen Impedanzen

Ein erster Punkt, der beim Test berücksichtigt werden sollte, sind die unterschiedlichen Impedanzen: 85 Ohm bei USB Typ C und 100 Ohm bei DisplayPort. Messung und Kalibrierung in einem Umfeld, das eine von 50 Ohm abweichende Impedanz aufweist, sind möglicherweise schwierig oder nicht reproduzierbar. Aus diesem Grund sollte man mit in einem Umfeld mit 50 Ohm messen und kalibrieren. Alle gewonnenen Ergebnisse aus der Kalibrierung werden mit der Funktion „Umrechnung der Referenzimpedanz“ auf die gewünschte Impedanz umgerechnet, beispielsweise auf die Referenzimpedanz des USB-Typ-C-Ports von 85 Ohm.

Arbeitet man mit S-Parametern, sollte man sich mit dem Konzept der „Referenzimpedanz“ vertraut machen. Üblicherweise werden S-Parameter in der Form „xx dB“ angegeben. Noch genauer ist die Angabe zusammen mit dem Wert des Widerstands in der Form „xx dB bei yy Ohm Referenzimpedanz“. Weil die übliche Referenzimpedanz 50 Ohm beträgt, kann der Wert normalerweise weggelassen werden. Grundsätzlich kann die Referenzimpedanz jeden beliebigen Wert annehmen. 50 Ohm ist lediglich ein gängiger Wert. Dieser lässt sich ohne Probleme ändern.

Bildergalerie

Allerdings sollte man nicht vergessen, dass S-Parameter relative (normalisierte) Werte sind. Die Werte der S-Matrix ändern sich mit der Referenzimpedanz. Das Bild 1 zeigt als Beispiel die Messung einer Rückflussdämpfung mit Hilfe des Netzwerkanalysators Keysight ENA mit Option TDR. Mit der Funktion „Umrechnung der Referenzimpedanz“ wurde das Messergebnis von Port 1 und 2 (dünne Kurve) für Port 1 von 100 Ohm auf 85 Ohm und für Port 2 auf 100 Ohm (dicke Kurve) umgerechnet.

Messartefakte der Testadapter kompensieren

Damit sich Kabel an die Messgeräte anschließen lassen, sind entsprechende Testadapter notwendig. Bei einer Datenrate von 8,1 GBit/s muss man für eine akzeptable Ausbeute die von den Testadaptern verursachten Messartefakte kompensieren. Das gilt sinngemäß auch für USB 3.1. Hierfür wurden in der USB 3.1 Cable and Connector Compliance Specification die Methoden „2x thru de-embedding“ und „in-fixture TRL calibration“ vorgestellt.

Bei der Methode „2x thru de-embedding“ lässt man mit einer elektronischen Kalibierungseinheit (Ecal) eine komplette Kalibrierung durchlaufen und erhält so eine Referenzebene am Ende der Testkabel. Danach rechnet man die S-Parameter der Testadapter-Messkurven heraus und verlegt damit die Referenzebene auf die Steckebene in den USB-Steckverbindern. Damit hat man die Messartefakte durch den Testadapter wirksam kompensiert. Entscheidend für die Genauigkeit dieser Methode ist die Qualität der S-Parameter der Testadapter-Messkurven.

Um die S-Parameter zu erhalten, sollte man auf die Funktion „Automatic Fixture Removal“ zurückgreifen. Sie ist Teil der Software N1930B Physical Layer Test System (PLTS) von Keysight. Mit der Funktion erhält man in drei Schritten hochgenaue S-Parameter der Testadapter. Eine alternative Methode ist die TRL-Kalibrierung. Für sie benötigt man allerdings im Vergleich zur Methode „2x thru de-embedding“ zusätzliche Kalibriernormale. Ist die Kalibrierung beendet, hat man die Referenzebene in die USB-Steckverbinder verlegt.

(ID:44173842)