發送端時鐘頻率 需要配置待測設備進入測試模式2,由待測設備同時在四對傳輸鏈路上發出如下數據循環{2個 “+16” Symbol, 2個”-16” Symbol…}, 形成一個200MHZ的偽時鐘。測量這個時鐘的的頻率,規范要求結果需在200MHZ的50ppm范圍之內。
發送端抖動-主模式 此測試與發送端時鐘頻率測試非常類似,同樣是進入測試模式2。規范要求抖動的RMS值應在5.5ps范圍之內。值得一提的是,由于抖動測量的要求非常高,協會推薦測量時使用中頻為200MHZ、帶寬為2MHZ的中頻濾波器,以濾除與測試無關的噪聲和雜波的影響。在泰克的自動測量方案中,就可以選擇采用軟件濾波器來進行濾波。
發送端抖動-從模式 與主模式不同,從模式下的抖動測試需要有一個連接伙伴(Link Partner)來輔助測量,即與另一臺支持10GBASE-T的設備互連。Link Partner進入測試模式1,在主模式下同時往A、B、C三對數據鏈路上發送偽隨機碼(PRBS33)。DUT進入測試模式3,在接收到Link Partner的信號之后,從中恢復出一個200MHZ的時鐘,以數據循環{2個 “+16” Symbol, 2個”-16” Symbol…}的方式往D數據對上發送出來。需要測量的就是D數據對上偽時鐘的抖動,規范要求仍為抖動RMS值在5.5ps之內。此測量同樣推薦使用中頻濾波器進行濾波。
傳輸線性度 需要配置DUT進入測試模式4,由DUT同時往四對傳輸鏈路發出一組雙音信號(Dual Tone), 即兩個頻率非常接近、幅度相等的正弦波信號。傳輸線性度用無雜散動態范圍(SFDR)來衡量, 即載波頻率(最大信號成分)的RMS幅度與次最大噪聲成分或諧波失真成分(僅考慮1 MHz to 400 MHz之間的諧波成分)的RMS值之比。規范要求此測試的SFDR應滿足:
SFDR ≥ 2.5 + min{52, 58 – 20 × log10(f/25)}
此測試中需要分別測試五組不同頻率的雙音信號。雙音信號的頻率以及規范的要求請參考表1。考慮到信號經過長距離傳輸之后,不可避免的產生抖動和失真,信號的頻率會在小范圍內波動。每組雙音信號就是模擬最壞的抖動狀況,如果在此情況下都能保證產生的諧波失真成分能量足夠小,那就不會對其它頻率的信號產生影響了。
功率譜密度和功率值 需配置DUT進入測試模式5,即正常操作模式。發送端功率需介于3.2dBm和5.2dBm之間。其功率譜密度(100 ohm負載下)需滿足協議規定的上下限要求。協議規定如圖1所示。泰克科技方案的實測案例波形如圖2所示,其中紅色波形為頻譜圖,綠色波形為功率譜密度,白色線條為功率譜密度的上下限。
回波損耗 回波損耗測試仍沿用以太網系列協議之前的測試方法,由一臺信號源發出掃頻信號,用示波器的兩個通道分別探測入射波形和反射波形,計算出回波損耗。只是10GBASE-T對信號源的能力提出了更高的要求,需要能發出最高到500MHZ的掃頻信號。另外,這個測量也可以用網絡分析儀來完成。
不同儀器對于頻域測量的對比
以傳輸線性度這個測試為例,我們可以比較一下頻譜分析儀和示波器實測的差異。表2是一份實測數據表,從中可以看出,二者的測量結果是非常接近的,其測量精度都能很好的滿足標準的要求(關于傳輸線性度的標準,可以參考表1)。
泰克公司的方案
10GBASE-T的symbol速率為800M Symbol/s, 其基頻分量為400MHZ,按照5次諧波原則,示波器最少需要2GHZ帶寬。考慮到PSD測量的上限定義到了3GHZ(參考圖1),泰克推薦使用 DPO7354示波器或DPO/DSA70000(B)系列示波器進行測量。除示波器外,還需要自動測量軟件XGBT,差分探頭或SMA線纜,測試夾具。如果要做回波損耗測試,還需要一臺信號源。表3是泰克公司方案的一覽表。
泰克的夾具支持所有的七項測量。夾具分成三塊,分別可以完成發送端抖動-從模式、回波損耗和其它五項測量。圖3是泰克公司方案的夾具圖片。
本文小結
本文介紹了10GBASE-T以太網的一些基本情況,如速率、傳輸介質、傳輸方式、調制方式等,測試的挑戰如引入了頻域測量,以及規范要求的七大測量項目,分析了針對頻域測試不同測量方案的結果差異,列出了泰克的測量方案供參考。