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详解100BASE-T1物理层PMA测试

 

随着车载以太网技术的逐渐成熟,越来越多的车载以太网产品在实际中得到的应用。2015 年,IEEE 着手制定 IEEE802.3bw 规范,2016 年 3 月正式发布 IEEE 802.3bw 标准,并将百兆车载以太网命名为 100BASE-T1 以太网。今日所述的100BASE-T1物理层PMA测试,参照了OPEN Alliance的TC8中物理层测试的相关内容,即《OPEN Alliance Automotive Ethernet ECU Test Specification》中 2.2  PMA 中所述的测试内容。测试主要使用了R&S(罗德与施瓦茨)相关设备进行,配合定制的Test Fixture(测试夹具)即可完成TC8中所要求的全部测试。

物理层PMA测试项目汇总

 

物理层PMA测试套件

PMA测试使用了R&S示波器内置的100BASE-T1测试套件,配合R&S矢量网络分析仪和相关测试夹具完成测试。R&S测试套件中针对每一项测试都会有详细的操作提示,R&S测试套件界面如下图:

 R&S测试套件界面

 

测试套件中包含了TC8中所描述所有PMA测试项目,其对应关系如下:

R&S测试套件测试用例

 
 物理层PMA测试

PMA.1-4:在TC8中PMA测试的前4项,只需使用R&SRTO2014(示波器) + R&S RT-ZD10(差分探头) + R&S RT-ZF2(测试夹具Test Fixture)即可完成(根据DUT更改TestMode的方式,可能会用到VN5640的CAN通道或其他工具)。

测试结果:

PMA.1 输出跌落


PMA.2 定时抖动


PMA.3 时钟频率


PMA.4 功率谱密度PSD

PMA.5-6:在TC8中PMA测试的5-6项,需要使用R&SRTO2014(示波器)+ R&S ZND(矢量网络分析仪)组合。
PMA.5可以使用R&S RT-ZF2完成测试(配置一),也可以使用下面介绍的MDI Test Fixture 1完成测试(配置二)。
PMA.6需要使用下面介绍的MDI Test Fixture 1完成测试。

 

MDI Test Fixture1:
测试所用的Test Fixture需要通过适配器验证,才能应用到DUT的测试中,在R&S测试套件中MDI mode conversion loss adaptor verification即是对Test Fixture是否满足测试要求的验证。Test Fixture的PCB布线宽度、角度等轻微变化会对测试结果造成非常大的影响。

MDI Test Fixture 1

测试结果: 

PMA.5 回波损耗 & PMA.6 模式转换损失

 

PMA.7:在TC8中PMA测试的第7项,需要使用R&SRTO2014(示波器)和下面介绍的MDI Test Fixture 2完成。


MDI Test Fixture2:

该测试夹具可以将eth_P和eth_N的共模电压通过SMA接口输出,接入示波器完成共模发射的测试。

MDI Test Fixture 2

 

PMA.8:在TC8中PMA测试的最后一项,有两种测试方案

方案一:使用R&S RTO2014 & RTO-B6 (示波器)+ R&S RT-ZD10(差分探头) + R&S RT-ZF2(测试夹具Test Fixture )组合完成测试,该方案没有时钟同步,在DUT是良好的情况下,测试结果也有可能会失败。

方案二:使用R&S RTO2014 & RTO-B2 &RTO-B6  + R&S RT-ZD10 + R&SRT-ZF2  + R&S RT-ZF3(频率转换器)组合完成测试,该方案可避免方案一出现失败的情况,但是此方案需要DUT引出TCLK引脚。

PMA.8传输失真两种配置方案

 测试结果:

PMA.8 传输失真

在R&S的100BASE-T1测试套件的帮助下,Ethernet物理层PMA测试过程比较简单,也比较容易掌握,PMA测试的难点主要在于MDI的几个测试项,DUT通过Test Fixture与测试线缆相连,其连接后的可靠性、整个线路阻抗是否匹配会直接影响测试的结果。在后续的文章中,我们会层层解析车载以太网100BASE-T1所有测试内容。期待大家的持续关注。