USB4 Type-C主动线缆介绍

目前支持USB4速度40G (20Gx2) 的被动线缆长度最长约为1公尺，对于外接至大尺寸屏幕或VR应用等需要高速且更长线缆的应用，就需要用到主动线缆。USB4 Active Cable规格依循USB Type-C Connector and Cable Spec， 目前最新版本为Rev.2.1，新增EPR (Extended Power Range) Cable定义，并将过往Active Cable的ECN (Engineer Change Notice) 整合到此版本。我们就来了解一下USB Type-C主动线缆，USB Type-C主动线缆主要有3个类型:

USB 3.2 Short Active Cable

USB4 Short Active Cable

USB 3.2 Optically Isolated Active Cable （OIAC）

其中OIAC是长度达50公尺的光纤线缆，目前定义最高可支持USB 3.2 Gen2速度（但不支持USB2.0与VBUS 供电)，主要用于工业端、机器视觉、远程传感器、专业视频和医疗应用等。而USB4 Linear Optical Active Cable电气规格则尚未定义；接着来介绍Short Active Cable的部分。

Short Active Cable主动线缆重点

长度在5公尺以内

需支援Full-Feature Type-C与USB PD 3.0 eMarker

需支援双向及正反插

依支持能力，可分为USB 3.2与USB4 主动线缆

o USB 3.2主动线缆：

- 必须支持USB 3.2 Gen 2x2（10GHz双通道）
＊ 不允许仅支持单通道（x1）的主动线缆

- Alt-mode可选择性支持

USB4主动线缆：

- 必须支持所有USB 3.2 与USB4速度（双信道）

- 且必须支持TBT3 Alt-Mode

Vbus, Vconn, CC及USB 2.0的线材要求，与被动线缆要求一致

主动线缆需由Vconn供电

Active Cable为含有Repeater组件，如re-timer或re-driver，主要针对高速讯号Tx1、Tx2、Rx1、Rx2。其中Re-timer开发较为复杂且价格昂贵。而以Re-driver为主的 Linear Re-Driver线缆（简称LRD），拥有低复杂性、低功耗、低成本的特性，虽然是后期才加入USB生态系统、纳入USB Type-C规格，LRD线缆却是率先推出于市面上，如支持40Gbps两公尺的Thunderbolt 4线缆即是支援USB4的LRD线缆。

Linear Re-Driver Cable架构

LRD cable主要组件包括 Rx Equalizer与Output Driver，分别负责补偿线缆Cable loss、调整DC Gain，以及调整输出Pre-emphasis与信号的大小，如下图。

LRD cable设计考虑

LRD Cable因不具备CDR（Clock Data Recovery），线缆输入端接收到的Jitter以及Noise会转嫁到线缆的输出端；同时Rx EQ也有可能会将高频噪声放大；Paddle Card因加入主动组件，会有阻抗不连续的问题；以及较长的线缆，在生产过程中容易造成长度不匹配，P-N skew大，导致AC Common mode超过规范等，基于以上几点设计时须考虑以下：

线缆造成的高频噪声

线缆内部EQ是否适当的均衡，信号是否有不足或是过度均衡？

主动线缆内部额外的组件的阻抗匹配

线缆高速对的P-N skew

LRD Cable功能支持及eMarker的宣告

在USB Type-C Connector & Cable Rev 2.1规格Table 6-3载明（如表2），USB4被动线缆与USB4主动线缆（OIAC除外），都必须支持USB4、USB3、USB2与TBT3。

线束行业参考学习资讯

加”USB4产品技术沟通群“加客服申请