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为什么WiFi 和USB3.0 会互相干扰?答案在这里

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争议:
关于基准频率的问题,根据评论里的说法有一定争议,USB3.0规范里给出过基准频率是2.5GHz的说法(up to the fundamental frequency of 2.5 GHz),但规范里给出的信号图里换算过来是5GHz,至少可以得知的是,USB3.0芯片里有2.5GHz的东西,是这东西产生的干扰,总线上是否以 2.5GHz传输还存疑。

首先,需要明确一点事实,任何有线信号都会向外辐射电磁波,除非它是直流电(没有频率变化)、或者完全屏蔽。干扰的强度与线缆上传输的信号(如电压、电流、频率)有关。
举一个特别现实的例子:一般在高压线的下方,如果要传输以太网信号,最可靠的方法是用光纤,如果用双绞线铜缆传输信号,很有可能会被干扰。
大多数电子器件在设计的时候都要考虑电磁屏蔽和抗干扰的问题。所以,尽管USB3.0是有线信号,但仍然可能向外辐射电磁波,对其它信号产生干扰。
那么有人会问了,USB3.0不是5GHz吗?Wifi是2.4GHz怎么会有干扰呢?问题出在USB传输线上。
USB3.0的传输频率确实是5GHz串行,但USB3.0使用4条数据线组成2组,每组负责一个传输方向,实现全双工双向5GHz,而每条数据线的基准频率是2.5GHz。
所以,总带宽是5GHz没错,但每条线上是2.5GHz,这个频率距离2.4G Wifi的频率太近了,又因为高频设备大多数都使用了SSC技术(扩频时钟?)使得信号不完全分布在一个固定频率上,所以就波及了2.5GHz附近的其它频率,所以对Wifi和蓝牙产生了较大的干扰。
下图是Intel发布的USB3.0的干扰频谱:
1.jpg
WiFi使用的是2.4GHz的频率,所以USB3.0的传输会对WIFI产生较大的噪声干扰。
下图是USB3.0挂移动硬盘时产生的干扰图,说明只有接上设备以后才有干扰:
2.jpg
通常来说USB3.0线缆的屏蔽性是很好的,但主要的问题出在接头处。如果拆开一个USB3.0的线,会发现外面有屏蔽层之类的保护,但这些东西不是完全屏蔽的,在接头处是裸露的,并且不完全封闭,这就使得USB3.0在接头处对外产生了较大的干扰。
下图是各种屏蔽的测试,可以看出来,如果把移动硬盘的接头以及前半部分全屏蔽起来,就能大大降低干扰,而比较一下即使把整个硬盘都屏蔽起来,降低的效果不明显,说明干扰主要在接头部分:
3.jpg
效果:
4.jpg
所以,总结下来就是USB传输的时候会产生噪声,影响Wifi的使用,解决方法要么是使用屏蔽设备(包括USB线缆的接头都要改造),要么使用5G的wifi。

USB-IF有官方的文献,英语好的同学可以直接读这个:点击前往阅读

知识扩展:
1、USB3.1要搞10GHz传输了,那么按照规范上来看,数据线上的频率应该是5GHz,所以,如果有一天升级到USB3.1,那么5G Wifi恐怕也要中枪了。

2、传输频率低于总带宽的事情也算常见,网线(双绞线)就算一个,六类线(CAT6)以及更高规格的线缆上,总带宽是每条线的传输频率*数据线个数。

3、为什么移动设备不怎么愿意用USB3.0接口?因为移动设备太小,电磁环境太复杂,有Wifi和各种频率的手机信号,现在再来个USB3.0,电磁屏蔽不好做。加上本身USB2.0还算不上传输瓶颈,所以就不着急上USB3.0了。



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