E5071C ENA 矢量网络分析仪测试 USB 阻抗

网络分析仪是电子工程师和电磁工程师常用的测量仪器之一。它可以测量各种电路和器件的特性，如频率响应、阻抗特性等。其中，E5071C ENA 矢量网络分析仪是安捷伦公司推出的一款高性能网络分析仪，广泛应用于电子设备研发、生产测试等领域。

本文将以 E5071C ENA 为例，介绍如何使用该仪器测量USB接口的阻抗特性。USB接口作为常见的数字接口，其阻抗特性对信号传输质量有重要影响。通过网络分析仪的测量，可以全面了解USB接口的阻抗特性，为USB设备的设计和调试提供重要依据。

1. USB接口的阻抗特性

USB接口是一种差分信号接口，其阻抗特性主要包括以下几个方面：

 特性阻抗

USB 2.0和USB 3.0接口的特性阻抗均为 90Ω±15%，这是为了匹配传输线和接收端的阻抗，减少信号反射和失真。

 共模阻抗

USB接口的共模阻抗应尽量高，通常要求大于20Ω，以抑制共模干扰，提高抗干扰能力。

 差模阻抗

USB接口的差模阻抗应与特性阻抗匹配，一般要求在 85Ω~100Ω之间，以最大化信号传输效率。

 电容性

USB接口还存在一定的寄生电容，会影响高速信号的传输。因此，USB接口设计时需要考虑接口电容的影响，采取相应的补偿措施。

综上所述，USB接口的阻抗特性是一个多维度的指标体系，需要全面测试和分析才能掌握其性能。

2. 使用E5071C 测试USB接口阻抗

 测试连接

测试时，将 E5071C  的端口 1 和端口 2 分别连接到待测 USB 接口的 D+ 和 D-线。如果测试的是 USB 接口的整体特性，还需要将接地端子连接到USB接口的接地端。

 测试配置

首先，需要在 E5071C  上设置合适的测试频率范围，确保覆盖USB信号的主要频段。一般来说，设置 10 kHz ~ 1 GHz 的频率范围即可。

其次，选择合适的测量参数。针对USB接口的阻抗测试，主要关注以下几个参数：

(1) S11参数：反射系数，反映接口的返回损耗。

(2) S21参数：传输系数，反映信号的插入损耗。 

(3) Z11参数：输入阻抗，反映接口的特性阻抗。

(4) Zc参数：共模阻抗，反映接口的共模特性。

通过设置这些测量参数，可以全面评估USB接口的阻抗特性。

 测试步骤

1) 打开 E5071C ENA，选择"2-Port"测量模式。

2) 设置频率范围为 10 kHz ~ 1 GHz。

3) 选择测量参数为S11、S21、Z11、Zc。

4) 将端口1和端口2分别连接到USB接口的D+和D-线。

5) 执行测量并观察结果波形。

6) 分析各测量参数，评估USB接口的阻抗特性。

 测试结果分析

通过测试，可以获得以下信息：

(1) S11参数可以反映USB接口的返回损耗特性。理想情况下，S11应尽可能小，表示信号反射较小，接口匹配良好。

(2) S21参数反映了USB接口的插入损耗。S21应尽可能接近0 dB，表示信号传输损耗小。

(3) Z11参数反映了USB接口的特性阻抗。理想情况下，Z11应在85Ω~100Ω之间。

(4) Zc参数反映了USB接口的共模阻抗。Zc应尽可能大，通常要求大于20Ω。

通过分析上述测试结果，可以全面了解USB接口的阻抗特性，发现存在的问题，为USB设计的优化提供依据。

综合以上分析，该USB接口的阻抗特性符合USB标准，信号传输性能良好。这为后续USB设备的研发和调试提供了有力支撑。

USB接口的阻抗特性对信号传输质量有重要影响。通过E5071C ENA网络分析仪的测试，可以全面了解USB接口的特性阻抗、共模阻抗、返回损耗等关键参数，为USB设备的设计和调试提供重要依据。

本文介绍了使用E5071C ENA测试USB接口阻抗的具体方法，包括测试连接、测试配置、测试步骤以及结果分析等。通过实践应用，阐述了该测试方法的有效性和实用性。