传导骚扰整改经验案例Word下载.docx
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但是我们客户,锐捷自己的标准高于法规的标准,锐捷要求A,即只接收第三种,不允许端口linkdown,也不允许有crc错误报文。
一、测试模型
1.CS测试电压等级
说明:
一、以3V的测试电压为例,3V为有效值,未调制信号的峰峰值为(3V/0.707)*2=4.2438V*2=8.486V,所以80%调制的信号的峰峰值为8.486V*1.8=15.27V。
二、锐捷在我司的交换机,测试等级都是3V。
2.CS测试仪器
CS的测试仪器分为如下三部分:
射频信号源。
功率衰减器T2:
6db衰减。
注入钳:
分为电流注入钳和电磁注入钳。
(我司为电磁注入钳,信宝那边为电流钳,法规规定如果两种的测试结果不一致,以电流注入钳为准)
3.锐捷网口CS测试模型
下图是锐捷定义的测试网口CS的模型图,网口和光口都需要自环,进入风暴模式。
注意,这个模型仅仅对锐捷这个客户有效,据我了解华为就不是采用这种方法,而是采用发包机打流的方法进行测试。
首先定义一个概念,“辅助端口”。
辅助端口定义如下,当干扰加载端口一时,跟端口一通过网线连接起来的另一个端口就叫辅助端口。
测试端口和辅助端口需要上下连接,即假如测试端口为GE1时,辅助端口为GE0。
反过来,当测试端口为GE0时,辅助端口为GE1。
注意辅助端口不要选择其他端口(即不要选择GE2或者其他端口),因为那样选择性太多,故障现象千差万别。
4.锐捷网口CS测试的具体参数
锐捷对于测试环境的具体的要求如下:
网线长度:
JDM项目网线长度为0.8米。
端口速率:
端口的最高速率,千兆产品需要测试端口为千兆的情况,不允许降低速率为100M,或者10M去测试。
(对于千兆的产品,千兆一般是最难通过的,100M和10M因为采用的编码原理不一样,速率更低导致容错率很高,CS一般不会有什么问题)
端口数量:
需要满载测试,全部端口都要接上,不允许只接部分端口。
(只接部分端口,特别是只接测试端口和辅助端口,其他端口不接的情况,跟满载测试的测试结果有很大的不同,这一点已经得到了验证。
)
测试电压:
3V。
驻留时间:
1S,认证和客户那边都是测试1S。
测试频率:
0.15MHZ-80MHZ。
查看测试结果:
在测试之前需要clearlog和clearcounter,测试过程中,拔掉串口线。
测试完成之后,接上串口线,查看showlog和showinterfacecountererr.不允许有端口down的情况,不允许有CRC。
即要求为CLASSA。
如下是测试过程中的LOG。
二、Layout影响分析
1.LED灯线
在进行CS测试时,高压侧的MDIX线上面的干扰能量会很大,假如它旁边有走线,那么干扰的能量将会串扰到旁边的走线上,进而跑到系统端去,影响整个系统的稳定。
下图中高亮的线是S2952第一版的灯线,从中可以看出,灯线跟网口的走线交叉在一起了,有些地方甚至有部分重叠。
这就导致在进行CS测试时,干扰能量从灯线串到系统端去。
结合灯线的原理框图来分析:
上图是我们灯线的原理框图,CS的干扰能量经过灯线,电阻和磁珠传到了系统端。
抑制这个串扰上的能量的最好的方法是断开这个通路,LED灯做单独的灯板显示,但是在52口的设备中,是没有空间去做灯板的,所以这个通路不能去掉。
只能想办法增大这个灯线上对干扰频率的抑制能力。
最后我们的解决的办法是把600欧姆磁珠改为1000欧姆或者更高阻抗的磁珠。
将这一条通路上面的能量抑制到最低。
最终,我们选择了如下这个物料:
2060210010041197电子料_电感_磁珠Chip_FB,1000Ω,±
25%,0.49Ω,350mA,0402,BLM15AX102SN1D(Murata)
2.MDIX走线不要重叠
在进行CS测试的过程中,发现一个现象。
在测试某个端口时,不仅测试端口和辅助的端口会linkdown,连相邻的端口也会linkdown。
例如,测试端口ge12时,不仅ge11、ge12会linkdown,连ge9、ge10也会linkdown。
后面我们做了这样的实验,将某个端口飞线出来测试。
这个时候,许多端口的相邻端口发生linkdown的问题得到了解决。
结合PCB分析,发现网口高压侧的MDIX线,有部分端口有重叠的现象。
高压侧的MDIX差分线的重叠,会造成他们之间的串扰会加大。
不仅会造成百米网线测试容易丢包,还会造成CS测试时,相邻端口容易down的问题。
如下是两种LAYOUT的对比。
我司原版的LAYOUT。
锐捷改板改进的LAYOUT。
3.MDIX走线不能过长
PHY到网络变压器的MDIX走线过长,也会影响端口的CS。
MDIX走线过长,首先会影响网口的信号质量,特别是千兆眼图的信号的幅值会降低。
在我司原来的PCB上,左边的24个口MDIX走线过长,导致眼图几乎都不达标。
即使把MAC和PHY芯片的Rdac电阻调低到最小,(芯片规格书要求必须在5%范围内,选用1%精度的电阻,我们选用115K的),其千兆眼图的幅值还是会偏低,达不到IEEE802.3标准的要求。
我们专门对比测试S2952老板子的左边24个端口和右边24个端口,发现左边24个端口比右边24个端口CS测试更加容易出问题。
他们的区别就在于左边24个端口的MDIX的走线较长,眼图不达标。
右边24个端口的MDIX走线较短,眼图质量满足要求。
如下是我司第一版的PCB。
如下是最终改板的PCB走线图,从图中可以看出,我们调整了主芯片的位置,保证了每个芯片的MDIX走线不会过长,最终这个方案下所有的端口的CS都能达标。
三、主板上关键器件影响分析
1.阻容方案
在整改CS的过程中,我们验证过如下几种方案:
1、在MDIX差分线上面串接1-3欧姆电阻。
2、在MDIX差分线上面并联4.7PF电容,10PF电容,及去掉该电容。
3、在变压器的中心抽头(PHY侧),调整抽头的电容为102,103,104。
4、在变压器的中心抽头(RJ45侧),调整抽头的电阻为0欧姆,75欧姆,150欧姆。
5、在变压器的中心抽头(RJ45侧),调整抽头的电容为68PF,100PF,1000PF,10000PF。
6、更换网络变压器。
实际验证发现,前面5种方案并没有对CS有明显的改善,只有第六种方案,更换网络变压器对CS测试的效果明显,所以我们重点验证不同的网络变压器。
2.网络变压器方案
在验证网络变压器的过程中,方案细分如下:
1、验证不同品牌的共模线圈朝PHY侧的网络变压器。
2、验证不同品牌的共模线圈朝RJ45侧的网络变压器。
3、验证不同品牌的双共模线圈的网络变压器。
4、让供应商针对性的对CMRR这个参数进行改善,验证对CS的改善效果。
在验证过程中,方案一、二、三都对CS的改善效果不是很明显。
所以,我们从理论进行分析,给网络变压器的厂家提出方案,让他们给我们做出CMRR性能更佳的网络变压器。
最终,攸特给我们做了几款网络变压器,最后发现型号为UTG72T22的效果最好。
一般的网络变压器的CMRR参数,在1-100MHZ内,至少达到-30db。
UTG72T22这一款变压器,在这一个参数上进行优化,可以达到-35db。
从供应商那边了解到,他们改善CMRR的方法是通过调整共模线圈的磁环的配方,增加共模线圈上绕线的圈数。
四、结构方面影响分析
在CS整改过程中,我们发现结果对于CS的影响也是非常大。
主要在两个方面,一是SGCC和SECC两种不同的板材对我们CS影响很大,二是接地孔。
1.SGCC和SECC
一般机壳的五金材料包括两种,SECC和SGCC。
SECC:
电镀锌钢板,具有优越的耐腐蚀性,耐腐蚀性跟镀锌层的厚度有关,也保持了冷轧板的加工型。
但是其导电性能较差,特别表现在搭接处的电气连接较差。
SGCC:
热浸锌钢板,目前大陆这边暂时无厂家可以生产,主要从台湾和国外进口。
其导电的性能比SECC要好。
SGCC分为大锌花和小锌花两种,小锌花的生产工艺要求更加高,但是小锌花的耐腐蚀性更加好。
所以我们尽量要求厂家给我们小锌花的。
从价格上,以前SECC比较有优势,但是目前大陆这边成本上涨比较厉害,导致SGCC反而更加有价格优势,所以出现这种情况,以前为了节省成本,很多厂家从SGCC切换到SECC,现在又从SECC切换到SGCC。
后续建议都采用SGCC的机壳,因为SGCC的导电性能更加好。
这在EMC的测试中,有显著的好处。
专门对比S2952同一个批次的PCB,分别放在SGCC和SECC的机壳中去测试其CS性能,对于特定的几个端口,SGCC材质CS能够过4V,而SECC只能够过3V。
SECC的颜色比SGCC较暗一些,较好区分,参考如下的图。
SECC(上盖、下盖和后面):
SGCC(上盖、下盖和后面):
:
2.接地孔
从本次CS的测试中,接地点对CS的影响也非常的大。
SECC材质的老机壳的接地点接地性能不是很好,因为SECC机壳上面有一层电镀的锌,这一种工艺导致接触点阻抗加大。
在验证CS的过程中,老机壳经常需要把接地孔上面的锌层刮开,CS才能过。
SGCC材质的新机壳的接地点接地性能要明显更好。
刮开和不刮开接地孔上面的那一个锌层对测试结果的影响不大,说明这种方式的接触是非常良好的。
3.结构上其他的方面
一、机壳的折边对于RJ45同下盖之间的连接性能的好坏起到重要的作用,机壳增加折边,对于EMC最明显的改善效果是雷击,ESD等,我们这一次没有不折边的机壳,无法对比一个数据输出来,证明折边的效果,但是从理论分析来看,折边对于更好的将干扰接到大地有好处,建议后续所有机壳都加上折边。
二、在机壳生产过程中,需要尽量控制好喷漆工艺。
特别注意上下壳之间的接触点不要有喷漆,这样会非常影响机壳的接触。
可以让五金厂在生产的过程中,把重要的不能喷漆的地方用胶布粘好。
如下是没有控制好喷漆步骤的机壳。
五、软件影响分析
1.软件的寄存器配置对CS的影响
本次项目CS的解决还需要修改PHY相关的部分寄存器,这些寄存器的目的是增加MAC和PHY芯片的接收阈值的容错能力,但是这些寄存器并没有对客户开放,我们和锐捷都问过broadcom几次,但是broadcom觉得这些寄存器的说明涉及机密,并没有提供给我们。
值得一提的是,broadcom第一次提供的寄存器配置(“解决CS相关配置1.txt”),还导致新的问题----电口不支持jumbo帧。
需要导入“解决CS配置2-解决jumbo帧.txt”这个脚本,才能解决jumbo帧问题。
所以,后续我们如果因为CS问题,要对PHY寄存器进行修改,需要重点验证jumbo帧是否支持。
具体的脚本和原厂的邮件回复如下。
六、总结
从这个项目中,我们发现CS的影响因素主要分为layout,结构,软件和变压器这四个方面,后续大家可以从这四个方面进行CS的优化。
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