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2019年11月20日 | 10M/100M/1000M以太网接口的测量
2019-11-20 来源：eefocus
在PC和数据通信等领域中，以太网的应用非常广泛。以太网的技术从1990年10Base-T标准推出以来，发展非常迅速，目前普及的是基于双绞线介质的10兆/百兆/千兆以太网，同时10G以太网的技术也逐渐开始应用。为了保证不同以太网设备间的互通性，就需要按照规范要求进行相应得一致性测试。测试所依据的标准主要是IEEE802.3和ANSI X3.263- 1995中的相应章节。根据不同的信号速率和上升时间，要求的示波器和探头的带宽也不一样。对于10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的测试需要1GHz带宽。对于10G以太网的测试，由于其标准非常多，如10GBase-CX、10GBase-T、10GBase-S等，有的是电接口，有的是光接口，不同接口的信号速率也不一样。10GBase-CX、XAUI、10GBase-T的测试至少需要8G带宽的实时示波器，10GBase-S等光接口的测试，根据不同速率则需要相应带宽的采样示波器。
10M/100M/1000M以太网接口的测试
对于10M/100M/1000M以太网的信号测试，可以选择安捷伦的9000或90000系列示波器。要进行以太网接口的测试，只有示波器是不够的，为了方便地进行以太网信号的分析，还需要有测试夹具和测试软件。测试夹具的目的是把以太网信号引出，提供一个标准的测试接口以方便测试，测试夹具的型号是N5395B，如图1所示。
图1 N5395B以太网测试夹具
在N5395B测试夹具上划分了不同的区域，可以分别进行10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的测量。另外还有专门区域可以连接网络分析仪进行回波损耗的测量。夹具附带的短电缆可以连接夹具和被测件，附带的小板用于回波损耗的测量时进行网络仪校准。
IEEE802.3规定了很多以太网信号的参数，对于10Base-T/100Base-Tx/1000Base-T的电气参数，可以分别参考IEEE802.3规范的14、25和40节。如果不借助相应的软件，要完全手动进行这些参数的测量是一件非常烦琐和耗时耗力的工作，为了便于用户完成以太网信号的测量，Agilent在8000/90000系列的Infiniium系列示波器上都提供了以太网的一致性测试软件N5392A。图2是N5392A 以太网一致性测试软件提供的测试项目。
图2 N5392A以太网一致性测试软件
这个软件的使用也非常简便，用户只需要顺序选择好测试速率、测试项目并根据提示进行连接，然后运行测试软件即可。软件运行后，示波器会自动设置时基、垂直增益、触发等参数并进行测量，测量结果会汇总成一个html格式的测试报告，报告中列出了测试的项目、是否通过、spec的要求、实测值、margin等，如图3所示。
图3 以太网一致性测试软件的测试结果
值得注意的是，以太网的信号测试并不是用探头搭在正常工作的电缆上完成的，因为以太网信号属于高速信号，测试必须在信号末端的端接电阻处做测量，这也就是使用测试夹具的目的。在测试过程中，测试软件会提示用户把被测设备设置成不同的测试模式以完成不同项目的测试，如千兆以太网中就规定了4种测试模式针对不同的测试，因此用户要能够把自己的被测设备设置成相应的测试模式。
对于千兆以太网的抖动测试来说，规范要求用一根由5段不同阻抗部分组成的电缆模拟传输通道，所以千兆以太网的抖动测试还需要用到N5396A抖动测试电缆。图4是测试电缆和对其的要求。
图4 千兆以太网抖动的测试对测试电缆的要求
另外，对于以太网测试来说，还需要测试被测件的return loss，也就是回波损耗，以考量被测件的阻抗匹配情况。Return loss过大会引起信号反射、失真、串扰等，特别是对于千兆以太网来说，由于其是4对电缆同时双向工作，所以对return loss要求更高。要进行Return Loss的测量，只依靠示波器是不够的，还需要用到网络分析仪，但是网络仪的使用对于做数字电路的工程师可能不太熟悉，所以N5392A测试软件里提供了网络分析仪的控制功能，可以用示波器的主机通过GPIB接口控制网络仪完成Return Loss的测试，并能对测试数据进行分析运算，把测试结果附加到测试报告里。图5是进行Return Loss测量的仪器连接图。
图5 回波损耗测试仪器连接图
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