主審：饒利軍（主審：饒利軍（LeeRao） 編寫人員：范良志饒利軍DennisChen|標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其通用測試指南 頁碼第1頁共14頁RJ45集成磁性組件連接器的插入損耗、反射損耗、串擾、共模抑制比的物理

意義及其通用檢測方法.簡介適用范圍本文件適用于RJ45集成磁性組件連接器（以下簡稱ICM）。例如：單口，單層多口，雙層多口，∪SB∕RJ45,POE系列的RJ45電子連接器。目的RJ45集成磁性組件連接器的主要頻率特性是與其嵌入的網絡變壓器有關，各種型號網絡變壓器的插入損耗（IL）、回波損耗（RL）、串擾（Crosstalk）和共模抑制比（CMRR）等四項關于頻率特性方面的指標是其主要特性。其所以如此，是因為這四項指標中任何一項達不到要求都會造成網絡通訊不順暢或丟包現象。因此，弄清這四項指標的物理概念和檢測方法是必要的。本文將對網絡變壓器的這四項指標的物理意義和測量方法作簡明介紹，同時還將列出對常用的網絡變壓器的插入損耗、回波損耗、串擾和共模抑制比等指標檢測的結果。.定義Stimulussignal激勵源（信號源）激勵源指產生信號振蕩的源頭，是施加于系統的外部原因。用頻域分析法，激勵源信號是正弦波曲線。CommonModeImpedance（Z）共模阻抗共模阻抗是指一個網絡輸入與輸出之間的阻抗，測試時需將所有的輸入輸出分別短路。共模阻抗能夠減弱引起電磁干擾的噪聲。在信號傳輸路徑上產生的阻抗不應該影響這個信號。CommonModeSignal共模信號共模信號是指在兩輸入端輸入極性相同的信號。共模信號將導致電磁干擾。電磁干擾分為輻射干擾和傳導干擾（進入電源線內）。信號傳輸不對稱和阻抗不匹配時差模信號轉換都將產生數字終端設備的共模信號。DifferentialModeSignal差模信號差模信號是指在兩輸入端輸入大小相等極性相反的信號，它不會產生輻射。ElectroMagneticInterference（EMI）電磁干擾電磁干擾（EMD：是干擾電纜信號并降低信號完好性的電子噪音電磁干擾（EMI）,有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合（干擾）到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網絡。電磁干擾三要素理論和實踐的研究表明，不管復雜系統還是簡單裝置，任何一個電磁干擾的發生必須具備三個基本條件：首先應該具有干擾源;其次有傳播干擾能量的途徑和通道;第三還必須有被干擾對象的響應。在電磁兼容性理論中把被干擾對象統稱為敏感設備（或敏感器）。因此電磁干擾源、干擾傳播途徑（或傳輸通道）和敏感設備稱為電磁干擾三要素。

標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第2頁共14頁InsertionLoss（IL）插入損耗插入損耗是指指將某些器件或分支電路（濾波器、阻抗匹配器等）加進某一電路時,能量衰減或增益的損耗。下圖顯示了插入損耗測試方法.OOD 尸OOD 尸? ??(―1( )OC=JOoo \ X (=□圖1ReturnLoss（RL）反射損耗（也稱為回波損耗）反射損耗是用來描述實測阻抗與標準阻抗不同或不匹配的程度，不同和不匹配既包括幅值大小的不同又包括相位角的不同。反射損耗的單位是分貝，反射損耗的表達式如下:a=2oιa=2oι°g∣??∣這里ZS是指標準阻抗，ZM是實測阻抗。如果匹汜理想，反射損耗將會無窮大。圖2Crosstalk串擾串擾是指兩條信號線之間的耦合現象。串擾又分為近端串擾（NEXT）和遠端串擾（FEXT）：一般人們所說的串擾是指近端串擾（NEXT）近端串擾（NEXT）：是輸入一個已知的信號到連接器RJ端的一個通道，同時在連接器RJ端測試另一通道中被感應的信號值，終端電阻需加在同一端，例如PlN腳端。

標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第3頁共14頁遠端串擾(FEXT)：是輸入一個己知的信號到連接器RJ端的一個通道，同時在遠端(PHY端)測試另一相道中被感應的信號值，終端電阻需加在不同兩端。HP8712ET痣WelA^M8乃3EQU^抽≡O≡□DO000°≡0000≡IRFOUT一W10Otaifi?50IOOBAfiR8EHP8712ET∕E5061AM^I?πt8753Equate≡≡DO垣≡O≡□DoHP8712ET痣WelA^M8乃3EQU^抽≡O≡□DO000°≡0000≡IRFOUT一W10Otaifi?50IOOBAfiR8EHP8712ET∕E5061AM^I?πt8753Equate≡≡DO垣≡O≡□Do。呂D≡1≡RFOUTRFNTrβmrn<RmzSn1∩GRMG圖3近端串擾圖圖3近端串擾CMRR(Commonmoderejectionratio)共模抑制比共模抑制比是指同一電路中差模增益與共模增益的比值。增益定義為某一頻域內，輸出信號與輸入信號幅值大小的比值。(信號不是共模信號就是差模信號)l<>-ΓTermιnαtionl<>-ΓTermιnαtion圖5DCMR(DMTOCMConversion)差模與共模的轉換和CDMR(CMTODMConversion).共模與差模的轉換.DCMR：平衡設備在差模信號的激勵作用下的共模響應。CDMR：平衡設備在共模信號的激勵作用下的差模響應

標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第4頁共14頁DCMR測試連接圖6CDMRDCMR測試連接圖6CDMR測試連接CMA(CMtoCMAttenuation)共模衰減.共模噪聲抑制是用來表示減弱共模信號（從一端傳到另一端）大小的能力。衰減是表示輸出信號大小與輸入信號大小的比率，它的單位是分貝。圖7圖7.ICM頻率特性及測試安裝在網卡上網絡變壓器的電路圖圖8示是安裝在計算機內部網卡中的網絡變壓器電路圖。位于圖的中間部分的長方框為多個公司生產的一種典型的網絡變壓器。該變壓器一般都安裝在網卡的輸入端附近。工作時，由收發器送出的上行數據信號從網絡變壓器的Pin16-PinI5進入，由PinIO-PinIl輸出，經RJ45型轉接頭，再通過非屏蔽雙絞線送往服務器；服務器送來的下行數據信號經另一對非屏蔽雙絞線和RJ45型轉接頭，由Pin7-Pin6進入，由Pin1.Pin2輸出，然后送到網卡的收發器上。

標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第5頁共14頁從圖8中看到，網受圖8安裝在計算機內部網卡中的網絡變壓器電路圖 玉信號都是平衡信號，即兩信號線上電壓的參考點為地線，電壓的幅度大小相等，極性相反；二是驅動網絡變壓器信號源的內阻和網絡變壓器所帶負載電阻的阻值均為IOOQ,處在良好的阻抗匹配狀態下。因為右邊與網絡變壓器PinIO-PinlI和Pin7-Pin6相聯接的非屏敝雙絞線的特性阻抗均為IOOd生產網絡變壓器的公司在作產品出廠檢測時，不可能把每一個產品都焊接到網卡上作實際應用的測試。因為這樣檢測過于麻煩，效率也低。因此研發既接近實際使用條件、檢測又方便、效率又高的檢測方法是十分重要的課題。變壓器插入損耗(IL)其檢測方法從圖8中看到，網絡變壓器是計算機一一集線器之間雙向交流數據電壓信號鏈條中的一個環節。信號通過這個環節時，不可避免的會有一些衰減。插入損耗就是衡量信號衰減程度的一項指標。對同一個網絡變壓器來講，它對信號衰減程度與信號的頻率有關。因此，插入損耗一般指的是網絡變壓器對信號衰減程度與信號頻率之間的關系曲線。為了便于討論，將圖8網絡變壓器中傳送上行數據電壓信號的單元電路簡化成圖9所示電路。在圖9中，用內阻為兩個50C的等效電壓源代替驅動電路，用IOOQ電阻代替非屏蔽雙絞線。圖中Vl表示在信號與負載電阻之間插入了網絡變壓器后的輸出電壓幅度。圖10所示是信號源與負載電阻之間直接用兩截短導線聯接時的電路圖C圖中V2表示在信號源與負載電阻之間直接用兩截短導線聯接時的輸出電壓幅度。50Q圖9驅動網絡變壓器的等效電路圖50Q圖9驅動網絡變壓器的等效電路圖IO信號源與負載電阻直接聯接時的電路插入損耗指的是圖9中VI與圖10中V2的比值。一般插入損耗都用分貝(dB)來表示:插入損耗=20X1OgM插入損耗=20X1OgM/V2)⑴檢測網絡變壓器插入損耗一般采用網絡分析儀(例如安捷倫E5061B型網絡分析儀)。網絡分析儀內部配備有輸出阻抗為50C、幅度恒定、頻率隨著時間線性變化的正弦波信號源。此信號源的信號從RFOUTI標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其通用測試指南 頁碼第6頁共14頁端輸出C通過待測產品后的正弦波信號從網絡分析儀RFlN輸入C網絡分析儀對從RFlN輸入的正弦波信號進行檢波，并將檢波出來的與輸入信號幅度成比例的電壓信號數字化。數字化后的數據按照頻率的順序存入網絡分析儀內部微型計算機內存的相應單元中。檢測完成后，網絡分析儀用這數據按照頻率的順序在屏幕上示出一條曲線。網絡分析儀的輸入、輸出阻抗均為50d而且又是非平衡信號，因而不能直接與網絡變壓器相聯接。在校正（Calibration）檢測系統和檢測產品時，必須在網絡分析儀與網絡變壓器之間加上平衡一-非平衡500/10OQ阻抗轉換器。圖11所示是檢測網絡變壓器TX單元電路插入損耗時的電路圖。測完TX單元電路之后，再將圖11中平衡一f非平衡50C/1000阻抗轉換器的相應接點轉接到RX單元電路的相應Pin腳上，再對RX單元電路進行檢測。在檢測產品之前需要對檢測系統進行校正。校正時，用兩根短導線代替圖11中的網絡變壓器。其中一根短導線聯接到兩個平衡一~非平衡50Q/100Q阻抗轉換器上面的接頭上，另一根聯接到其下面的接頭上。校正完成后，E5061B把圖11所示狀態作為無損耗的參考標準。并在顯示屏上示出一條插入損耗為OdB的水平線。因此人們習慣上把對檢測系統的校正過程稱為"歸零工圖11檢測網絡變壓器TX單元電路插入損耗時的電路圖檢測產品時，去掉兩條短路線，換上待測產品C顯示屏上將示出插入產品后的幅度隨著頻率改變而變化的插入損耗曲線。圖12所示是測得的TX和RX兩個單元電路插入損耗曲線。圖12典型網絡變壓器中TX和RX兩個單元電路的插入損耗曲線網絡變壓器回波損耗（RL）的定義及其檢測方法在信號源內阻與負載電阻均為IOoQ的發送或接收系統之間插入網絡變壓器之后，不僅對信號幅度I標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第7頁共14頁有一定的衰減，還會在一定程度上破壞阻抗匹配C在阻抗失配的情況下，電壓信號在傳送過程中就會產生反射。反射信號疊加在有用信號上，同樣會造成誤碼或丟包現象。回波損耗是用來衡量插入網絡變壓器后系統阻抗失配程度與信號頻率之間的關系曲線。回波損耗的定義是：傳輸系統中插入了網絡變壓器后反射信號與入射信號的比值。一般回波損耗也用分貝(dB)來表示：回波損耗=20χ∣Og(Vr/Vi) (2)式(2)中的Vi為入射信號的幅度，Vr為反射信號的幅度。檢測網絡變壓器回波損耗的儀器仍然是網絡分析儀。不過要對它重新設置，要由傳送(TranSmission):￡態改到回波(RefleCtion)狀態。設置在傳送狀態下，用到了網絡分析儀的RFoUT聯接頭和RFlN聯接頭，而在回波狀態下，只用網絡分析儀的RFOUT聯接頭。圖13所示是網絡分析儀檢測網絡變壓器TX單元電路同波損耗的電路圖。在檢測之前要對檢測系統進行校正。在回波狀態下校正有3個步驟：第一步開路(OPen)校正。校正方法是取走圖13中的待測網絡變壓器和IOOQ電阻，使平衡--非平衡50Q/10OC阻抗轉換器右端處于開路狀態。第二步短路(Short)校正。校正方法是在第一步的基礎上，用短導線將平衡一^非平衡50Q/100Q

阻抗轉換器右端的兩聯接頭短路。第三步標準負載(Load)校正。校正方法是在第二步的基礎上，去掉短導線用比較精確的IoOQ電阻接到阻抗轉換器右端的兩聯接頭上。完成第三步校正后，在網絡分析儀顯示屏上將出現一條低于-6OdB的帶有統計起伏的水平線。這條水平線表示回波信號的幅度接近零。

標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第8頁共14頁圖14圖14典型網絡變壓器中TX和RX兩個單元電路回波損耗曲線然后再按圖13所示方法接入待測網絡變壓器。此時顯示屏就會示出接入了待測網絡變壓器后的回波損耗對頻率的關系曲線。圖14所示是測得典型網絡變壓TX和RX兩個單元電路的回波損耗曲線。網絡變壓器串擾(CroSStalk)的定義及其檢測方法從圖1看到，在一個典型網絡變壓器中有TX和RX兩個單元電路。雖然兩個單元電路之間沒有直接的聯系通道，但由于它們的距離很近，通過空間感應或寄生參數的耦合仍然有串擾(也可以叫做交越干擾)的現象。網絡變壓器交越干擾的定義是：兩個單元電路中的一個單元電路中的信號Vl與感應到另一個單元電路中的信號V2之比值。一般交越干擾也用分貝(dB)來表示：交越干擾=20χ∣og(V2/V1) (3)檢測網絡變壓器交越干擾時，網絡分析儀仍設置在TranSmiSSion狀態下。圖15,17所示是檢測網絡變壓器TX和RX兩單元電路之間交越干擾時的電路圖。從圖中看到，來自8712網絡分析儀RFoUT的掃頻信號只加在TX單元電路上，而網絡分析儀RFlN接收的卻是RX單元電路的信號。TX和RX兩單元電路另一端的IOOQ電阻用來代替實際工作狀態下所接的特性阻抗為IOOQ的非屏蔽雙絞線。檢測交越干擾之前仍然要對檢測系進行校正。校正方法與檢測網絡變壓器插入損耗時相同。圖16所示是測得的典型網絡變壓器TX和RX兩個單元電路之間交越干擾對頻率的關系曲線。圖15 網絡分析儀檢測網絡變壓器遠端串擾的電路圖圖圖15 網絡分析儀檢測網絡變壓器遠端串擾的電路圖圖16網絡交壓器TX和RX兩個單元電路之間交越干擾對筑率的關系曲線標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第9頁共14頁圖17 網絡分析儀檢測網絡變壓器近端串擾的電路圖網絡變壓器共模衰減（CMA）的檢測方法局域網中傳送的數據電壓信號采用的是平衡信號。在理想情況下，只有平衡信號通過網絡變壓器。但計算機內部的非平衡信號通過某些寄生渠道會感應到與之相聯接的網絡變壓器上，形成共模十擾信號。網絡變壓器的另一端接的是長達數十米的非屏蔽雙絞線。非屏蔽雙絞線上接收到的來自外界的共模干擾信號又會通過網絡變壓器傳回到計算機內部。接在計算機與非屏蔽雙絞線之間的網絡變壓器對共模干擾信號有衰減作用。檢測網絡變壓器共模衰減時，網絡分析儀仍然設置在TranSmiSSion狀態下。圖18所示是檢測網絡變壓器TX和RX兩單元電路的共模衰減（CMA）時的電路圖。網絡變壓器工作時，其輸入和輸出端都接有IoOQ的電阻。為了模仿實際實情況，檢測網絡變壓器共模衰減時，在其相應的Pin腳上各接有50Q的電阻。R1、R2兩個50Q電阻串聯起來作為輸入端的IOOQ電阻；R4、R5兩個50C電阻串聯起來作為輸出端的IOOC電阻。R3和R6兩個50Q電阻是兩段特性阻抗為50C電纜的匹配電阻。檢測網絡變壓器共模衰減前，仍然要對檢測系統進行校正。校正方法是取走圖18中待測產品和所有電阻，利用50C的電纜轉接頭將接在網絡分析儀RFoUT和RFlN上的兩電纜聯起來，再按下校正按鍵。圖19所示是測得典型網絡變壓器的TX和RX兩個單元電路的共模衰減對頻率的關系曲線。

標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第10頁共14頁圖19圖19網絡變壓器TX和RX兩個單元電路的共模衰減對頻率的關系曲線。網絡變壓器共模抑制比（CMRR）的檢測方法我們一般用的是0322BF98821經向（經度）匹配器來進行測試，測試前要對檢測系統進行校正，測試原理圖（框圖）如圖20。測試產品時，產品的一端接IOOQ的負載，另一端接0322BF98821經向（經度）匹配器，儀器和匹配器都要接地良好。共模抑制比=20Xlog(Vout/Vin)MonBalunGenMonBalunGenUnit(Cable)UrderTestRBAL-Metallic(Transverse)TerminationUnit(Cable)UrderTestRBAL-Metallic(Transverse)TerminationZL=LongitudinaIimpedanceoftestunit圖20檢測網絡變壓器TX和RX兩單元電路的共模抑制比時的電路圖網絡變壓器差模與共模轉換（DCMR）的檢測方法檢測網絡變壓器差模與共模轉換時，網絡分析儀仍設置在TranSmiSSion狀態下。圖21所示是檢測網絡變壓器TX和RX兩單元電路之間差模到共模時的電路圖。網絡變壓器工作時，其輸入和輸出端都接有IOoC的電阻。為了模仿實際實情況，檢測網絡變壓器差模到共模轉換時，在共模端的Pin腳上各接有50C的電阻。Rl、R2兩個50Q電阻串聯起來作為輸出端的IoOQ電阻；輸入端接一平衡一~非平衡50Q/1000阻抗轉換器，同時，把產品的地和治具的地連在一起。根據需要在Port2信號線與地治具接一個50Q的電阻來匹配特性阻抗為50Q的電纜線。檢測網絡變壓器差模與共模轉換前，仍然要對檢測系統進行校正。校正方法是取走圖21中待測產品和所有電阻，利用50Q的電纜轉接頭將接在網絡分析儀RFOUT和RFlN上的兩電纜聯起來，再按卜校止按鍵。網絡變壓器的TX和RX兩個單元電路的差模與共模轉換對頻率的關系曲線與圖19所示相近。

標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指南 頁碼第11頁共14頁檢測網絡變壓器共模與差模轉換時，網絡分析儀仍設置在TranSmiSSion狀態下。圖22所示是檢測網絡變壓器TX和RX兩單元電路之間共模與差模轉換時的電路圖。測試方法與測試差模與共模轉換的方法相同，只是交換產品與儀器輸出、輸入端口的方向。備注：3?1~3.5項講解的檢測方法可以參考QB354-119《兩端口網絡分析儀單機操作指示》文件，里面有更為詳細的操作步驟和儀器使用方法。.儀器和測試治具儀器頻域測試就用射頻網絡分析儀。像惠普的8712ET、安捷倫的8753、EN5061A、E5061B、E5071C或者其他公司同等功能的儀器，它們都可用來測試插入損耗、回損、串擾、阻抗匹配、共模噪聲抑制、共模衰減等等。儀器：安捷倫的8712ET射頻網絡分析儀安捷倫的E5061A300k-l.5GHzENA系列的網絡分析儀標題：RJ45集成磁性連接器的網絡特性說明及其 通用測試指