汽车以太网一致性之MDI模式转换损耗测试

MDI模式转换损耗测量

随着汽车安全性和娱乐性的要求不断提高，车载网络（IVN）的数据速率要求也在不断提高。高级驾驶辅助系统（ADAS）和驾驶舱信息娱乐系统等系统变得越来越快，越来越复杂。制造商正在转向车载网络的研究，用以支持ADAS和驾驶舱信息娱乐系统中设备的数据速率传输。为了保障汽车以太网环境下，设备能够正常运行，发射端、接收端和电缆/连接器组件等部件必须通过一系列一致性测试。

MDI模式转换损耗测量可确保ECU到ECU的通信产生的EMI/EMC符合一致性。

（图片来源: Open Alliance）

IEEE P802.3bw D3.3和IEEE P802.3bp标准确定了几种一致性测试，以确保设备的互操作性。

介质相关接口（MDI）模式转换损耗是一项重要测试。共模电压到差模电压，或者差模电压到共模电压的转换，会产生不想要的信号，转换规范目的就是限制无用信号的能量。MDI转换损耗测试用于评估MDI的损耗，以确认在规范规定的特定频率范围内，反射功率能维持在设定限定值以下。

MDI模式转换损耗测试通常使用矢量网络分析仪 (VNA)的端口1和端口2进行测试。

技术洞察

规范要求的100BASE-T1/1000BASE-T1设备理想情况下，具有100Ω的差分特性阻抗 ; 但是，MDI输出的正负极性不匹配会导致模式转换。

在有线信号中，差模和共模之间的转换会降低传输信号的质量，并导致环境中的电磁兼容问题。因此，要求传输线组件必须测试其转换损耗特性，如纵向转换损耗（LCL）、横向转换损耗（TCL）和混合模S参数。

100BASE-T1 MD链路段的共模和差模转换TCLT和TCTL（定义在S参数：Sdc11、Sdc22、Sdc21和Sdc12中）应满足或超过以下公式中从1MHz到200MHz的所有频率要求。

100BASE-T1一致性测试区域：1000BASE-T1链路段的纵向转换损耗（LCL）和横向转换损耗（TCL） 模式转换，在MDI处测量的PHY，LCL（Sdc11）or TCL（Scd11）应满足在10MHz到600MHz范围内的所有频率都可以满足以下公式：

模式规范适用于：

使用S参数SDC11/SDC22描述纵向转换损耗 （LCL）以及共模到差模的回波损耗

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

使用S参数SCD11/SCD22描述横向转换损耗（TCL）以及差模至共模回波损耗

使用S参数SDC12/SDC21描述纵向回波损耗 （LCTL）以及共模到差模插入损耗

使用S参数描述SCD12/SCD21的横向转换损耗（TCTL）以及差模至共模插入损耗

1000BASE-T1兼容区域

注意：MDI模式转换损耗测量通常使用矢量网络分析仪（VNA）执行。根据VNA的设计，可能只有一个输入端口，如果是这种情况，则需要使用巴伦将DUT的差分传输转换为VNA的单端输入。但是，如果VNA有两个或更多输入端口，则不需要巴伦。

使用VNA时，必须在多端口网络分析仪上进行MDI模式转换损耗测量。测量模式转换损耗时，测试装置中布线和测试夹具的阻抗匹配至关重要。除了使用的测试夹具外，尤其建议在测试设置下放置一个参考接地，并牢固地连接到测试夹具以实现充分接地。将DUT的MDI和测试设备连接起来的夹具都应具有足够的模式转换损耗裕度，以满足MDI的要求。

典型设置

在VNA中，设置测试的起始和终止频率。根据Open Alliance规范，必须根据汽车以太网比特率选择合适的频率范围：

数据速率	起始频率	终止频率
100BASE-T1	300KHz	66MHz
1000BASE-T1	1MHz	1000MHz

实际设置

MDI模式转换损耗测试报告集成指南

适用于100Base-T1/1000Base-T1的TekExpress汽车解决方案，提供了将MDI模式转换损耗（MCL） 的外部结果集成到TekExpress报告中的选项。

该解决方案提供了一个选项，可以选择特定的S2P文件格式（具有Sdc11 (Re/Im)）进行浏览。该解决方案读取Sdc11实部和虚部，将其转换为dBm单位，并根据一致性测试指标范围进行绘图。

MDI模式转换损耗测试S2P文件格式

解决方案支持的 S2P 文件的格式如下 :

Sdc11位于第2位，其Re/Im分别位于第4列和第5列。典型值如下所示。

配置MDI MCL测试

100Base-T1 or 1000Base-T1测试

进入“DUT Panel”选择套件

进入下面的“Test Panel” 并选择测试

点击MDI模式会话S2p“浏览”选项

点击运行

生成报告，并显示全部细节

MDI模式转换测试TekExpress报告

100BASE-T1 MDI模式转换损耗（MCL）测试限定值

下面的图表显示了IEEE 100BASE-T1/1000BASE-T一致性测试的限定值：

备注 : IEEE P802.3bw/D3规范定义了这些限定值

1000BASE-T1 MDI模式转换损耗（MCL）测试限定值

此限定值来自IEEE Std 802.3bp-2016。

使用Matnet测试夹具的不同端口的MDI模式转换损耗的仿真数据。

MDI模式转换TekExpress图表

总结

MDI模式转换测试使用外部VNA（矢量网络分析仪） 执行。该测量将有助于检查ECU到ECU（电子控制单元）的共模EMI/EMC一致性性。对于用户来说，提供单个一致性性报告始终是一个挑战。但是，针对 100/1000Base-T1的测试，泰克汽车一致性性解决方案提供了一个选项，可以将MDI模式转换损耗 （MCL) 的外部结果整合到泰克TekExpress报告中。

审核编辑：汤梓红