MDI模式轉換損耗測量

隨著汽車安全性和娛樂性的要求不斷提高，車載網絡（IVN）的數據速率要求也在不斷提高。高級駕駛輔助系統（ADAS）和駕駛艙信息娛樂系統等系統變得越來越快，越來越復雜。制造商正在轉向車載網絡的研究，用以支持ADAS和駕駛艙信息娛樂系統中設備的數據速率傳輸。為了保障汽車以太網環境下，設備能夠正常運行，發射端、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模式轉換損耗測量可確保ECU到ECU的通信產生的EMI/EMC符合一致性。

（圖片來源: Open Alliance）

IEEE P802.3bw D3.3和IEEE P802.3bp標準確定了幾種一致性測試，以確保設備的互操作性。

介質相關接口（MDI）模式轉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換，會產生不想要的信號，轉換規范目的就是限制無用信號的能量。MDI轉換損耗測試用于評估MDI的損耗，以確認在規范規定的特定頻率范圍內，反射功率能維持在設定限定值以下。

MDI模式轉換損耗測試通常使用矢量網絡分析儀 (VNA)的端口1和端口2進行測試。

技術洞察

規范要求的100BASE-T1/1000BASE-T1設備理想情況下，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致模式轉換。

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

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

100BASE-T1一致性測試區域：1000BASE-T1鏈路段的縱向轉換損耗（LCL）和橫向轉換損耗（TCL） 模式轉換，在MDI處測量的PHY，LCL（Sdc11）or TCL（Scd11）應滿足在10MHz到600MHz范圍內的所有頻率都可以滿足以下公式：

模式規范適用于：

使用S參數SDC11/SDC22描述縱向轉換損耗 （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SCD11/SCD22描述橫向轉換損耗（TCL）以及差模至共模回波損耗

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

1000BASE-T1兼容區域

注意：MDI模式轉換損耗測量通常使用矢量網絡分析儀（VNA）執行。根據VNA的設計，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，必須在多端口網絡分析儀上進行MDI模式轉換損耗測量。測量模式轉換損耗時，測試裝置中布線和測試夾具的阻抗匹配至關重要。除了使用的測試夾具外，尤其建議在測試設置下放置一個參考接地，并牢固地連接到測試夾具以實現充分接地。將DUT的MDI和測試設備連接起來的夾具都應具有足夠的模式轉換損耗裕度，以滿足MDI的要求。

典型設置

在VNA中，設置測試的起始和終止頻率。根據Open Alliance規范，必須根據汽車以太網比特率選擇合適的頻率范圍：

實際設置

MDI模式轉換損耗測試報告集成指南

適用于100Base-T1/1000Base-T1的TekExpress汽車解決方案，提供了將MDI模式轉換損耗（MCL） 的外部結果集成到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，將其轉換為dBm單位，并根據一致性測試指標范圍進行繪圖。

MDI模式轉換損耗測試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測試

100Base-T1 or 1000Base-T1測試

進入“DUT Panel”選擇套件

進入下面的“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

MDI模式轉換測試TekExpress報告

100BASE-T1 MDI模式轉換損耗（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規范定義了這些限定值

1000BASE-T1 MDI模式轉換損耗（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模式轉換損耗的仿真數據。

MDI模式轉換TekExpress圖表

總結

MDI模式轉換測試使用外部VNA（矢量網絡分析儀） 執行。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。但是，針對 100/1000Base-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模式轉換損耗 （MCL) 的外部結果整合到泰克TekExpress報告中。

審核編輯：湯梓紅