电口以太网物理层一致性测试原理与过程

• Mask Test (眼图/模板测试）
• Jitter（抖动测试）
• Duty cycle distortion （占空比失真）
• Amplitude, Symmetry, and Overshoot（信号幅度，对称性，以及过冲测试）
• Rise and Fall Time（信号上升，下降时间测试）
  

2、 3 1000Base-Tx测试项目

• 测试模式1：模板测试、峰值电压测试、衰落测试
  

模式1信号是由+2，然后接着127个0，-2，然后接着127个0，+1，然后接着127个0，-1，然后接着127个0，接着是128个+2，128个-2，128个+2，128个-2，最后是1024个0。

验证的目的是：

• 接口有否驱动足够的能量将信号传送100米距离。
• 上升时间是否足够快得以实现快速的数据交换
• 接口有否发射过多的EMI，超过FCC Class A的要求
• 信号是否对称，即A与B，C与D是否对称
  

图4 模式1各点示意图

对测试模式1信号的F点500nS后的G点以及H点500nS后的J点，测量他们的电压验证插入磁损耗是否过大。规范要求，G点的幅度需要大于73.1% F点的幅度，同样J点的幅度需要大于73.1%H点的幅度。

• 测试模式2：主模式抖动
• 测试模式3：从模式抖动
• 测试模式4：波形失真测试、共模输出电压
  

3、测试配置

3、1 示波器的选择
* 10/100M 以太网电口测试
要求示波器带宽高于400MHz，支持型号有力科WaveRunner 6Zi，WavePro 7Zi-A，WaveMaster 8Zi-A，LabMaster 10Zi系列。

* 1000M 以太网电口测试
每路数据线传输速率是125Mbps；
示波器主机带宽至少为 1GHz；
支持型号包括 WaveRunner 610Zi ～ 640Zi；WavePro 7Zi-A，WaveMaster8 Zi-A，LabMaster 10Zi。

* 1000M 以太网电口测试
每路数据线传输速率是125Mbps；
示波器主机带宽至少为 1GHz；
支持型号包括 WaveRunner 610Zi ～ 640Zi；WavePro 7Zi-A，WaveMaster8 Zi-A，LabMaster 10Zi。

3、2 测试夹具
测试夹具的主要功能是将双绞线信号转换成示波器能够直接识别的探头或通道信号。
力科为测试工程师提供的新型以太网测试夹具TF-ENET-B,具有优势特性包括：
＊ 同时支持10/100/1000Mbps三种 以太网速率级别
＊ 免探头设计，只需使用SMA线缆，降低费用，操作便利
＊ 高信号质量转发，支持全部以太网测试项目



3、3 测试报文生成
802.3标准委员会规定，完全测试以太网必须DUT(被测设备)发出专门的测试报文，物理层PHY芯片内部都有测试寄存器。底层驱动设计工程师通过编程置位此寄存器，PHY芯片就会向UTP线路上发出特定的测试序列报文。有些厂商，比如Intel和Realtek公司提供高层应用软件，允许测试人员能够直接操作以Intel(或RealTek)以太网芯片为核心处理单元的网卡，并驱动该网卡发送特定测试序列报文到双绞线，示波器采集这种测试序列并加以后处理与分析！

4. 力科以太网物理层测试方案

力科的以太网物理层信号测试和分析解决方案包括全系列带宽的数字示波器、串行数据分析仪、测试夹具和功能强大、易于使用的QualiPHY软件包，其具有的优势特性包括：

4.1、用户可定制测量项目
完整的一致性测试包含十几个甚至几十个项目，但不是每次测试都要遍历全部项目。


图5 100Base-Tx测试项目定制窗口

QualiPHY软件支持用户可定制化测试项目，可以选择单个或多个项目分别测试，从而大大提高了灵活性。图5描述的是100Base-T测试项目定制窗口。

4.2、 自动化测试
根据选择好的测试项目，QualiPHY 随即展开一系列自动化测试过程：自动设置示波器工作参数包括采样率、存储深度、采集时间、纵轴刻度、触发电平等；自动定义测量参数；自动调用第三方软件如Matlab 对波形运算，自动分析波形和测量结果，自动输出分析结果，整个测试过程完全是自动化的，无需任何人工干预。在测试过程中会同步显示测试状态和过程提示。

4.3、图表化提示
QualiPHY 软件的用户界面设计非常人性化和直观实用，它会以图表化的方式显示出一致性测试的每个环节中测试夹具、示波器主机和DUT 三者之间的拓扑关系，使用者无需记忆，就能正确设置测试环境。下图7 清晰 显示了100Base-T 测试中的夹具、DUT 和示波器连接关系。


图7 100Base-T 测试连接示意图

4.4、自动分析测量数据
示波器采集波形并按规程测量参数后，QualiPHY 软件会自动将其与标准值做对比，并输出此参数通过或失败的结论。下图8 展示了QualiPHY 软件包对上升时间分析的结果，实际测量值为4.323ns，802.3 标准合格范围是3ns 到5ns，显然此参数测试通过。


图8 QualiPHY 自动分析上升时间

4.6、自动输出报告
QualiPHY 软件在完成所有指定项目的测量和分析任务后，会自动生成美观、实用、符合标准规范的测试报告，如图9所示，报告格式可以选择是XML、HTML或PDF格式。节省了编写测试报告的时间，工程师就可以把更多精力放在产品设计上，而不是测试上。


图9 QualiPHY软件自动生成100Base-T一致性测试报告