MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測(cè)量

隨著汽車安全性和娛樂(lè)性的要求不斷提高，車載網(wǎng)絡(luò)（IVN）的數(shù)據(jù)速率要求也在不斷提高。高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和駕駛艙信息娛樂(lè)系統(tǒng)等系統(tǒng)變得越來(lái)越快，越來(lái)越復(fù)雜。制造商正在轉(zhuǎn)向車載網(wǎng)絡(luò)的研究，用以支持ADAS和駕駛艙信息娛樂(lè)系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)據(jù)速率傳輸。為了保障汽車以太網(wǎng)環(huán)境下，設(shè)備能夠正常運(yùn)行，發(fā)射端、接收端和電纜/連接器組件等部件必須通過(guò)一系列一致性測(cè)試。

MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測(cè)量可確保ECU到ECU的通信產(chǎn)生的EMI/EMC符合一致性。

（圖片來(lái)源: Open Alliance）

IEEE P802.3bw D3.3和IEEE P802.3bp標(biāo)準(zhǔn)確定了幾種一致性測(cè)試，以確保設(shè)備的互操作性。

介質(zhì)相關(guān)接口（MDI）模式轉(zhuǎn)換損耗是一項(xiàng)重要測(cè)試。共模電壓到差模電壓，或者差模電壓到共模電壓的轉(zhuǎn)換，會(huì)產(chǎn)生不想要的信號(hào)，轉(zhuǎn)換規(guī)范目的就是限制無(wú)用信號(hào)的能量。MDI轉(zhuǎn)換損耗測(cè)試用于評(píng)估MDI的損耗，以確認(rèn)在規(guī)范規(guī)定的特定頻率范圍內(nèi)，反射功率能維持在設(shè)定限定值以下。

MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測(cè)試通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 (VNA)的端口1和端口2進(jìn)行測(cè)試。

技術(shù)洞察

規(guī)范要求的100BASE-T1/1000BASE-T1設(shè)備理想情況下，具有100Ω的差分特性阻抗 ; 但是，MDI輸出的正負(fù)極性不匹配會(huì)導(dǎo)致模式轉(zhuǎn)換。

在有線信號(hào)中，差模和共模之間的轉(zhuǎn)換會(huì)降低傳輸信號(hào)的質(zhì)量，并導(dǎo)致環(huán)境中的電磁兼容問(wèn)題。因此，要求傳輸線組件必須測(cè)試其轉(zhuǎn)換損耗特性，如縱向轉(zhuǎn)換損耗（LCL）、橫向轉(zhuǎn)換損耗（TCL）和混合模S參數(shù)。

100BASE-T1 MD鏈路段的共模和差模轉(zhuǎn)換TCLT和TCTL（定義在S參數(shù)：Sdc11、Sdc22、Sdc21和Sdc12中）應(yīng)滿足或超過(guò)以下公式中從1MHz到200MHz的所有頻率要求。

100BASE-T1一致性測(cè)試區(qū)域：1000BASE-T1鏈路段的縱向轉(zhuǎn)換損耗（LCL）和橫向轉(zhuǎn)換損耗（TCL） 模式轉(zhuǎn)換，在MDI處測(cè)量的PHY，LCL（Sdc11）or TCL（Scd11）應(yīng)滿足在10MHz到600MHz范圍內(nèi)的所有頻率都可以滿足以下公式：

模式規(guī)范適用于：

使用S參數(shù)SDC11/SDC22描述縱向轉(zhuǎn)換損耗 （LCL）以及共模到差模的回波損耗

20*log10(abs 0.5*(S11+S12-S21-S22)

使用S參數(shù)SCD11/SCD22描述橫向轉(zhuǎn)換損耗（TCL）以及差模至共模回波損耗

使用S參數(shù)SDC12/SDC21描述縱向回波損耗 （LCTL）以及共模到差模插入損耗

使用S參數(shù)描述SCD12/SCD21的橫向轉(zhuǎn)換損耗（TCTL）以及差模至共模插入損耗

1000BASE-T1兼容區(qū)域

注意：MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測(cè)量通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）執(zhí)行。根據(jù)VNA的設(shè)計(jì)，可能只有一個(gè)輸入端口，如果是這種情況，則需要使用巴倫將DUT的差分傳輸轉(zhuǎn)換為VNA的單端輸入。但是，如果VNA有兩個(gè)或更多輸入端口，則不需要巴倫。

使用VNA時(shí)，必須在多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀上進(jìn)行MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測(cè)量。測(cè)量模式轉(zhuǎn)換損耗時(shí)，測(cè)試裝置中布線和測(cè)試夾具的阻抗匹配至關(guān)重要。除了使用的測(cè)試夾具外，尤其建議在測(cè)試設(shè)置下放置一個(gè)參考接地，并牢固地連接到測(cè)試夾具以實(shí)現(xiàn)充分接地。將DUT的MDI和測(cè)試設(shè)備連接起來(lái)的夾具都應(yīng)具有足夠的模式轉(zhuǎn)換損耗裕度，以滿足MDI的要求。

典型設(shè)置

在VNA中，設(shè)置測(cè)試的起始和終止頻率。根據(jù)Open Alliance規(guī)范，必須根據(jù)汽車以太網(wǎng)比特率選擇合適的頻率范圍：

實(shí)際設(shè)置

MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測(cè)試報(bào)告集成指南

適用于100Base-T1/1000Base-T1的TekExpress汽車解決方案，提供了將MDI模式轉(zhuǎn)換損耗（MCL） 的外部結(jié)果集成到TekExpress報(bào)告中的選項(xiàng)。

該解決方案提供了一個(gè)選項(xiàng)，可以選擇特定的S2P文件格式（具有Sdc11 (Re/Im)）進(jìn)行瀏覽。該解決方案讀取Sdc11實(shí)部和虛部，將其轉(zhuǎn)換為dBm單位，并根據(jù)一致性測(cè)試指標(biāo)范圍進(jìn)行繪圖。

MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測(cè)試S2P文件格式

解決方案支持的 S2P 文件的格式如下 :

Sdc11位于第2位，其Re/Im分別位于第4列和第5列。典型值如下所示。

配置MDI MCL測(cè)試

100Base-T1 or 1000Base-T1測(cè)試

進(jìn)入“DUT Panel”選擇套件

進(jìn)入下面的“Test Panel” 并選擇測(cè)試

點(diǎn)擊MDI模式會(huì)話S2p“瀏覽”選項(xiàng)

點(diǎn)擊運(yùn)行

生成報(bào)告，并顯示全部細(xì)節(jié)

MDI模式轉(zhuǎn)換測(cè)試TekExpress報(bào)告

100BASE-T1 MDI模式轉(zhuǎn)換損耗（MCL）測(cè)試限定值

下面的圖表顯示了IEEE 100BASE-T1/1000BASE-T一致性測(cè)試的限定值：

備注 : IEEE P802.3bw/D3規(guī)范定義了這些限定值

1000BASE-T1 MDI模式轉(zhuǎn)換損耗（MCL）測(cè)試限定值

此限定值來(lái)自IEEE Std 802.3bp-2016。

使用Matnet測(cè)試夾具的不同端口的MDI模式轉(zhuǎn)換損耗的仿真數(shù)據(jù)。

MDI模式轉(zhuǎn)換TekExpress圖表

總結(jié)

MDI模式轉(zhuǎn)換測(cè)試使用外部VNA（矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀） 執(zhí)行。該測(cè)量將有助于檢查ECU到ECU（電子控制單元）的共模EMI/EMC一致性性。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，提供單個(gè)一致性性報(bào)告始終是一個(gè)挑戰(zhàn)。但是，針對(duì) 100/1000Base-T1的測(cè)試，泰克汽車一致性性解決方案提供了一個(gè)選項(xiàng)，可以將MDI模式轉(zhuǎn)換損耗 （MCL) 的外部結(jié)果整合到泰克TekExpress報(bào)告中。

審核編輯：湯梓紅