Murata Thunderbolt™ 3のノイズ抑制

図1 さまざまなインターフェイスのデータ転送レートの比較

Thunderbolt 3のノイズ評価の代替手段
Murataは、Thunderbolt3のノイズを評価するための材料を得ることは困難であると考えています。そのため、Thunderbolt3によく似た技術が採用されているインターフェイスであるUSB 3.1 Gen 2のデータに基づいてノイズの状況とノイズの抑制方法を予測します。

USB 3.1放射ノイズ（Gen1 & Gen2）の計測

ホストPCに接続されているUSB 3.1互換SSDを使用して通信を実施し、放射ノイズを測定します。（計測は、Gen1およびGen2の両方の動作モードで実行されます。）

ノイズ抑制を目的にNFP0QHB542HS2コモンモードチョーク・ノイズ・フィルタをUSB Txラインに挿入した場合のノイズレベルもチェックできます。（下の図2）

このノイズの主要な成分はコモンモードと考えられるため、NFP0QHB542HS2コモンモード・ノイズ・フィルタをTxラインに挿入することによって5GHzおよび10GHzで観察されたノイズに対する大きな抑制効果が得られます。

図2 USB 3.1 Gen 1とGen 2ノイズ測定の結果とフィルタ挿入効果の確認

USB 3.1 Gen 1通信: ナローバンドノイズ（2次高調波）は、2.5GHzの信号基本周波数の2倍の5GHzで観察されています。

USB 3.1 Gen 2通信: ナローバンドノイズ（2次高調波）は、5GHzの信号基本周波数の2倍の10 GHzで観察されています。

Thunderbolt 3の考慮事項

通信信号周波数の2次高調波は、USB 3.1と同じ方法でThunderbolt 3通信のナローバンド・コモンモードノイズとして観察されると予想されます。

Thunderbolt 3は、10Gbps/レーンおよび20Gbps/レーンのデータ転送レートをサポートしており、10GHzおよび20GHzのコモンモードノイズがThunderbolt 3で発生すると推測されます。

USB 3.1のようにコモンモードノイズフィルタが効果的です。

図3 Thunderbolt 3に期待される放射ノイズ

Thunderbolt 3信号でのノイズフィルタの効果

信号の整合性
Murataは、Thunderbolt 3信号でのノイズフィルタの効果を検証しました。従来のノイズフィルタを使用すると信号のアイパターンが崩壊し、規格に適合することができませんでした。

新たに開発されたNFP0QHB542HS2コモンモード・チョーク・コイルを使用すると、アイパターンは規格に適合するレベルで維持されています。

これは、Thunderbolt 3にノイズフィルタを使用する際に従来のフィルタを使用するべきではなく、さらなる高周波信号をサポートしている製品を選ぶ必要があることを示しています。

図4 信号波形へのさまざまなフィルタの効果

概要

USB 4.0で採用したおかげでThunderbolt 3の普及が期待されています。Murataは、Thunderbolt 3のノイズはUSB 3.1 Gen 1およびGen 2のノイズと酷似しており、Thunderbolt 3のノイズ抑制の鍵となるのは2次高調波コモンモードノイズの除去であると推測します。Thunderbolt 3には高速信号が採用されており、フィルタの使用によって信号品質に悪影響を及ぼさないよう十分に注意する必要があります。MurataのNFP0QHB542HS2コモンモードノイズフィルタは、高速信号向けに商業化されており、Thunderbolt 3の信号品質に重大な悪影響を与えることなく二次高調波10GHzおよび20GHzコモンモードノイズを効果的に除去できます。

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