噪音对策技术/事例介绍（民生产品）

Thunderbolt™3的噪声对策

2019/07/22

INDEX

1. 什么是Thunderbolt ™ 3？

Thunderbolt™是Intel公司开发的、最大通信速度达到40Gbps的高速数字接口。
从基于PCI-Express的技术进行开发，经过多次修订后确定了Thunderbolt™3。
2019年，该技术被采用为USB4.0的标准规格。有希望作为高速通用接口进行推广。
对Thunderbolt™3中的噪音状况和适宜于对策的噪声滤波器进行了讨论。

由于用于Thunderbolt™3噪声评估的样本很难获得，因此根据与 Thunderbolt™3类似的技术接口--USB3.1 Gen2的数据推测噪声状况和对策方法。

Thunderbolt™3与USB3.1 Gen2的技术要求比较

	Thunderbolt™3	(evaluation case) USB3.1 Gen2
Transfer Data Rate	20Gbps x1lane ※Max:40Gbps(20Gbps x2lane)	10Gbps x1lane
Number of Data lanes	Data 2lane	Data 1lane
Connector, Cable	Connector: USB Type-C Cable: dedicated cable	Connecter: USB Type-C Cable: dedicated cable
Receiver EQ	Must	Must
Characteristic Impedance of transmission line	90ohm plus minus 5%	Cable: 90ohm plus or minus 5ohm Connector: 90ohm plus or minus10ohm (transmission line no Regulation）
Third party certification exam	required	Voluntary restraint

使用连接到主机PC的USB3.1兼容SSD进行通信，并测量辐射噪声。
（在Gen1和Gen2两种工作模式下测量）
对将共模扼流线圈噪声滤波器NFG0QHB542HS2插入USB Tx线路作为噪声对策时的噪声水平也进行了确认。

在USB3.1 Gen1通信的情况下在两倍于信号基本频率2.5GHz的5GHz处观察到窄带噪声（2次谐波）。

在USB3.1 Gen2通信的情况下在两倍于信号基本频率5GHz的10GHz处观察到窄带噪声（2次谐波）。

共模噪声被认为是这些噪声的主要成分，因此，通过将共模噪声滤波器NFG0QHB542HS2插入Tx线路对在5GHz和10GHz处看到的噪声产生了很大的对策效果。

根据推测，在Thunderbolt™3通信中也会像USB3.1通信一样观测到作为窄带共模噪声的通信信号频率2次谐波。

Thunderbolt™3支持10Gbps/lane和20Gbps/lane的数据传输速度，因此推测Thunderbolt™3会产生10GHz和20GHz共模噪声。

与USB3.1一样，共模噪声滤波器很有效。

我们调查了噪声滤波器对Thunderbolt™3的信号所产生的影响。
已经确认了在使用传统的噪声滤波器时，信号会因眼图坍塌而不符合标准。
同时还确认了使用新开发的共模扼流圈NFG0QHB542HS2时，眼图可以保持在符合标准的水平。

因此，在Thunderbolt™3中使用噪声滤波器时，必须选择支持更高频率信号的产品，而不是传统的滤波器。

随着USB4.0的采用，预计Thunderbolt™3会得到广泛推广
Thunderbolt™3的噪声估计与USB3.1Gen1/Gen2类似
Thunderbolt™3噪声对策重点是清除2次谐波共模噪声
Thunderbolt™3信号是高速信号，因此必须使用考虑周全的滤波器，以避免损害信号质量。
用于高速信号的商品化共模噪声滤波器NFG0QHB542HS2可有效消除10GHz和20GHz的2次谐波共模噪声，而不会显著损害Thunderbolt™3的信号质量。