【泰克干貨分享】 汽車以太網(wǎng)一致性之 MDI 模式轉(zhuǎn)換損耗測試

隨著汽車安全性和娛樂性的要求不斷提高，車載網(wǎng)絡(luò) (IVN) 的數(shù)據(jù)速率要求也在不斷提高。高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和駕駛艙信息娛樂系統(tǒng)等系統(tǒng)變得越來越快，越來越復(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)備能夠正常運行，發(fā)射端、接收端和電纜 / 連接器組件等部件必須通過一系列 一致性測試。

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

IEEE P802.3bw D3.3 和 IEEE P802.3bp 標準確定了幾種一致性測試，以確保設(shè)備的互操作性。 介質(zhì)相關(guān)接口 (MDI) 模式轉(zhuǎn)換損耗是一項重要測試。共模電壓到差模電壓，或者差模電壓到共模電壓的轉(zhuǎn)換，會產(chǎn)生不想要的信號，轉(zhuǎn)換規(guī)范目的就是限制無用信號 的能量。MDI 轉(zhuǎn)換損耗測試用于評估MDI的損耗，以確認在規(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)換損耗測試通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 (VNA) 的端口 1 和端口 2 進行測試。

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輸出的正負極性不匹配會導(dǎo)致模式轉(zhuǎn)換。

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

100BASE-T1MD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)滿足或超過以下公式中從1MHz到200MHz的所有頻率要求。

100BASE-T1一致性測試區(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?；夭〒p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

推薦測試設(shè)置

MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測量通常使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)執(zhí)行。根據(jù)VNA的設(shè)計，可能只有一個輸入端口，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有兩個或更多輸入端口，則不需要巴倫。

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

在 VNA 中，設(shè)置測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。

MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測試報告集成指南

適用于100 Base-T1/1000 Base-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 報告中的選項。 該解決方案提供了一個選項，可以選擇特定的S2P文件格式 (具有 Sdc11(Re/Im))進行瀏覽。

該解決方案讀取Sdc11實部和虛部，將其轉(zhuǎn)換為dBm單位，并根據(jù)一致性測試指標范圍進行繪圖。MDI模式轉(zhuǎn)換損耗測試S2P文件格式如下:

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 測試 100 Base-T1 or 1000Base-T1 測試

• 進入 “DUT Panel” 選擇套件
• 進入的“Test Panel” 并選擇測試
• 點擊 MDI 模式會話 S2p “瀏覽” 選項
• 點擊運行

生成報告，并顯示全部細節(jié)

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

下面的圖表顯示了 IEEE 100BASE-T1/ 1000BASE-T 一 致性測試的限定值：

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)測試限定值

此限定值來自 IEEE Std 802.3bp-2016。

使用 Matnet 測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)換測試使用外部VNA(矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀)執(zhí)行。該測量將有助于檢查ECU到ECU(電子控制單元)的共模EMI/EMC一致性性。對于用戶來說，提供單個一致性性報告始終是一個挑戰(zhàn)。但是，針對100/1000 Base-T1的測試， 泰克汽車一致性性解決方案提供了一個選項，可以將MDI模式轉(zhuǎn)換損耗(MCL)的外部結(jié)果整合到泰克TekExpress報告中。