一、什么是ThunderboltTM 3？

ThunderboltTM是由英特爾開(kāi)發(fā)的高速數(shù)字接口,通信速率高達(dá)40Gbps.ThunderboltTM3是基于PCI-Express技術(shù)開(kāi)發(fā)的,已經(jīng)反復(fù)定義.該技術(shù)在2019年被采用為USB 4.0的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范.它有望作為高速通用接口傳播.村田研究了適用于ThunderboltTM3噪聲條件和對(duì)策的噪聲濾波器.

圖1. 接口上數(shù)據(jù)傳輸速率的比較

二、ThunderboltTM 3噪聲評(píng)估的替代方法

由于難以獲得用于ThunderboltTM3噪聲評(píng)估的樣本,我們基于USB3.1 Gen2的數(shù)據(jù)估計(jì)噪聲條件和對(duì)策,USB3.1 Gen2是類(lèi)似于ThunderboltTM3的技術(shù)接口.

ThunderboltTM3和USB3.1 Gen2技術(shù)要求的比較

三、USB 3.1中的噪聲情況

測(cè)量USB3.1（Gen1和Gen2）的輻射噪聲

使用連接到主機(jī)PC的USB3.1兼容SSD執(zhí)行通信,并測(cè)量輻射噪聲.（在Gen1和Gen2操作模式下測(cè)量）當(dāng)共模扼流圈噪聲濾波器NFP0QHB542HS2作為噪聲對(duì)策插入USB Tx線(xiàn)時(shí),也確認(rèn)了噪聲電平.

圖2. USB3.1 Gen1和Gen2噪聲測(cè)量結(jié)果和濾波器插入效果確認(rèn)

在USB3.1 Gen1通信的情況下：在5GHz 處觀(guān)察到窄帶噪聲（二次諧波）,這是2.5GHz的信號(hào)基頻的兩倍.

在USB3.1 Gen2通信的情況下：在10GHz 處觀(guān)察到窄帶噪聲（二次諧波）,這是5GHz的信號(hào)基頻的兩倍.

認(rèn)為共模是這些噪聲的主要成分,因此,通過(guò)將共模噪聲濾波器NFP0QHB542HS2插入Tx線(xiàn),可以獲得對(duì)抗在5GHz和10GHz處看到的噪聲的大的對(duì)策效果.

四、高速數(shù)字接口中的注意事項(xiàng)

ThunderboltTM 3預(yù)計(jì)的輻射噪聲

同樣在ThunderboltTM3通信中,預(yù)測(cè)如USB3.1中那樣傳送的信號(hào)頻率的二次諧波將被視為窄帶共模噪聲.村田晶振公司的ThunderboltTM3支持10Gbps/通道和20Gbps/通道數(shù)據(jù)傳輸速度,因此ThunderboltTM3估計(jì)會(huì)產(chǎn)生10GHz和20GHz共模噪聲.

圖3. ThunderboltTM預(yù)期的輻射噪聲

與USB3.1一樣,共模噪聲濾波器也很有效.

五、噪聲濾波器對(duì)高速數(shù)字接口信號(hào)的影響

圖4. 濾波器對(duì)信號(hào)波形影響的差異

我們研究了噪聲濾波器對(duì)高速數(shù)字接口信號(hào)的影響.已經(jīng)證實(shí),使用傳統(tǒng)的噪聲濾波器會(huì)導(dǎo)致信號(hào)眼圖塌陷并且不符合標(biāo)準(zhǔn).利用新開(kāi)發(fā)的共模扼流圈NFP0QHB542HS2,已經(jīng)確認(rèn)眼圖可以保持在符合標(biāo)準(zhǔn)的水平.因此,當(dāng)使用ThunderboltTM3的噪聲濾波器時(shí),我們發(fā)現(xiàn)有必要選擇支持更高頻率信號(hào)的產(chǎn)品,而不是傳統(tǒng)的濾波器.

ThunderboltTM3噪聲,估計(jì)與USB3.1Gen1/Gen2類(lèi)似.ThunderboltTM3降噪,指向二次諧波的共模噪聲抑制.由于ThunderboltTM3速度很快,因此,必須使用考慮周全的濾波器以避免信號(hào)完整性丟失.用于高速信號(hào)的商用化共模噪聲濾波器NFP0QHB542HS2可有效消除二次諧波的10GHz和20GHz共模噪聲,而不會(huì)顯著降低高速數(shù)字接口的信號(hào)質(zhì)量.