传导骚扰整改经验案例.docx
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传导骚扰整改经验案例
概述
一直以来，我司的交换机产品都没有遇到过严重的CS问题，主要原因有两个：
一是岀口国内和部分海外的产品不需要做跟CS相关的CB认证，只需要做3C认证，所以内部也没有测试。
二是以前的傻瓜交换机测试CS的测试模型是ping包的方式，这种模型流量较小，比较容易通过。
在2016年的时候，我司开始做锐捷的管理型交换机S2952G-EV3,客户提出了全新的测试模型，而且明确提岀这一款产品需要岀口海外，需要进行CB认证（CB认证包含CS测试）。
在做SWITCH-BCM00-0002（锐捷S2952G-EV3）项U过程中，CS问题成为了我们这个项口最大的难题。
经过我们公司检测认证部EMC专家、项口硬件工程师、客户和broadcom多方长达大半年的努力，在硬件、软件和结构三分面进行改善之后，口前该项口的CS问题已经得到解决，现将整改过程中的经验整理出来，形成经验案例，供后续项口参考。
CS测试的现象大致有如下三种：
1、端口linkdown。
2、端口没有linkdown,但是端口有crc错误报文。
3、端口没有linkdown,也没有crc错误报文。
上面的三种测试结果，前两种是等级B的标准，第三种是等级A的标准。
按道理来讲，CS属于EMS类，无论是等级A\B\C都是可以的。
产品能够过等级C就拿等级C的认证，过A就拿等级A的认证，这个不是强制的标准，不像EMI那样属于强制。
但是我们客户，锐捷自己的标准高于法规的标准，锐捷要求A,即只接收第三种，不允许端口linkdown，也不允许有crc错误报文。
-、测试模型
1.CS测试电压等级
在9kHz〜150kHz频率范田内，对来自射频发射机的电磁场所引起的感应骚扰不要求测眾。
表1试验等级
频率范国150kH乞〜80MHz
试验等级
电压（e・m.f.）
Uo/HB/zV
Uo/V
1
120
1
2
130
3
3
140
10
X
特定
注：
X是一个开故等级。
如表1所示，以有效值（匕m・s.）表示未调制骚扰信号的开路试验电平（e.在耦合和去朝装
置的受试设备端口上设亘试验电平（见6.4.1）,测量设备时，该信号是用1kHz正弦波调幅（80%调制度）来模拟实际骚扰影响。
实际的幅度调制如图4所示。
附录C中给出选择试验等级的指南。
说明:
以3V的测试电压为例，3V为有效值，未调制信号的绦峰值为（3V/0.707）*2=4.2438V*2=8.486V,所
以80%调制的信号的稣il床值为&486V*1.8=15.27Va
二、锐捷在我司的交换机，测试等级都是3V。
2.CS测试仪器
CS的测试仪器分为如下三部分：
射频信号源。
功率衰减器T2：
6db衰减°
注入钳：
分为电流注入钳和电磁注入钳。
（我司为电磁注入钳，信宝那边为电流钳，法规规左如果两种的测试结果不一致，以电流注入钳为准）
3.锐捷网口CS测试模型
锐捷对于测试环境的具体的要求如下：
网线长度：
JDM项目网线长度为0.8米。
端口速率：
端口的最高速率，千兆产品需要测试端口为千兆的情况，不允许降低速率为100松或者10M去测试。
（对于千兆的产品，千兆一般是最难通过的，100M和10M因为采用的编码原理不一样，速率更低导致容错率很高，CS—般不会有什么问题）
端口数量：
需要满载测试，全部端口都要接上，不允许只接部分端口。
（只接部分端口，特别是只接测试端口和辅助端口，其他端口不接的情况，跟满载测试的测试结果有很大的不同，这一点已经得到了验证。
）
测试电压：
3Vo
驻留时间：
1S,认证和客户那边都是测试IS。
测试频率：
0.15MHZ-80MHZ。
查看测试结果：
在测试之前需要clearlog和clearcounter,测试过程中，拔掉串口线。
测试完成之后，接上吊口线，查看showlog和showinterfacecountererr.不允许有端口down的情况，不允许有CRC。
即要求为CLASSAo
如下是测试过程中的LOG。
■log
二、Layout影响分析
1.LED灯线
在进行CS测试时，高压侧的MDIX线上面的干扰能量会很大，假如它旁边有走线，那么干扰的能量将会串扰到旁边的走线上，进而跑到系统端去，影响整个系统的稳定。
下图中高亮的线是S2952第一版的灯线，从中可以看出，灯线跟网口的走线交义在一起了，有些地方棋至有部分重叠。
这就导致在进行CS测试时，干扰能量从灯线串到系统端去。
抑制这个吊扰上的能量的最好的方法是断开这个通路，LED灯做单独的灯板显示，但是在52口的设备中，是没有空间去做灯板的，所以这个通路不能去掉。
只能想办法增大这个灯线上对干扰频率的抑制能力。
最后我们的解决的办法是把600欧姆磁珠改为1000欧姆或者更高阻抗的磁珠。
将这一条通路上面的能量抑制到最低。
最终，我们选择了如下这个物料：
2060210010041197电子料—电感一磁珠Chip.FB」000Q,±25%,0.49
Q,350mA,0402,BLM15AX102SN1D（Murata）
在进行CS测试的过程中，发现一个现象。
在测试某个端口时，不仅测试端口和辅助的端口会
linkdown,连相邻的端口也会linkdown。
例如，测试端口gel2时，不仅gell>gel2会linkdown,连ge9、gelO也会linkdown。
后面我们做了这样的实验，将某个端口飞线出来测试。
这个时候，许多端口的相邻端口发生linkdown的问题得到了解决。
结合PCB分析，发现网口高压侧的MDIX线，有部分端口有重叠的现象。
高圧侧的MDIX差分线的重叠，会造成他们之间的串扰会加大。
不仅会造成白米网线测试容易丢包，还会造成CS测试时,相邻端口容易down的问题。
如下是两种LAYOUT的对比。
我司原版的LAYOUTo
锐捷改板改进的LAYOUTo
3.MDIX走线不能过长
PHY到网络变压器的MDIX走线过长，也会影响端口的CS。
MDIX走线过长，首先会影响网口的信号质量，特别是千兆眼图的信号的幅值会降低。
在我司原来的PCB上，左边的24个口MDIX走线过长，导致眼图儿乎都不达标。
即使把MAC和PHY芯片的
Rdac电阻调低到最小，（芯片规格书要求必须在5%范围内，选用1%精度的电阻，我们选用115K的）,其千兆眼图的幅值还是会偏低，达不到IEEE802.3标准的要求。
我们专门对比测试S2952老板子的左边24个端口和右边24个端口，发现左边24个端口比右边24个端口CS测试更加容易出问题。
他们的区别就在于左边24个端口的MDIX的走线较长，眼图不达标。
右边24个端口的MDIX走线较短，眼图质量满足要求。
如下是我司第一版的PCB。
如下是最终改板的PCB走线图，从图中可以看岀，我们调整了主芯片的位置，保证了每个芯片的MDIX走线不会过长，最终这个方案下所有的端口的CS都能达标。
三、主板上关键器件影响分析
1.阻容方案
在整改CS的过程中，我们验证过如下儿种方案:
1、在MDIX差分线上面串接1・3欧姆电阻。
2、在MDIX差分线上面并联4.7PF电容，10PF电容，及去掉该电容。
3、在变压器的中心抽头（PHY侧）,调整抽头的电容为102,103,104。
4、在变压器的中心抽头（RJ45侧），调整抽头的电阻为0欧姆，75欧姆,150欧姆。
5、任变压器的中心抽头（RJ45侧），调整抽头的电容为68PF,100PF,1000PF,10000PF“
6、更换网络变压器。
实际验证发现，前面5种方案并没有对CS有明显的改善，只有第六种方案，更换网络变压器对CS测试的效果明显，所以我们重点验证不同的网络变压器。
2.网络变压器方案
在验证网络变压器的过程中，方案细分如下：
1、验证不同品牌的共模线圈朝PHY侧的网络变压器。
2、验证不同品牌的共模线圈朝RJ45侧的网络变压器。
3、验证不同品牌的双共模线圈的网络变压器。
4、让供应商针对性的对CMRR这个参数进行改善，验证对CS的改善效果。
在验证过程中，方案一、二、三都对CS的改善效果不是很明显。
所以，我们从理论进行分析,给网络变压器的厂家提出方案，让他们给我们做出CMRR性能更佳的网络变压器。
最终，攸特给我们做了儿款网络变压器，最后发现型号为UTG72T22的效果最好。
一般的网络变压器的CMRR参数，在1-100MHZ内，至少达到-30db°UTG72T22这一款变压器，在这一个参数上进行优化，可以达到-35dbo从供应商那边了解到，他们改善CMRR的方法是通过调整共模线圈的磁环的配方，增加共模线圈上绕线的圈数。
ElectricalSpecifications@25°C
OCL：
350uHMin.@100KHz/0.1Vwith8mADCBias
Hi-POT:
1500Vrms
TumRatio:
1:
1±3%
LK:
0.5uHMax@100KHz/02V
Cw/w
120PFMax@100KHz/0.2V
D.C.R:
1.4ohmMax
InsertionLoss:
1-100MHz-1.0dBMax
CrossTalk:
1-100MHZ：
-30dBMin
CMRR
1-100MHz:
-30dBMin
ReturnLoss:
1-30MHz
40MHz
50MHz
60-80MHZ
80-100MHZ
-18dBMin
-144dBMin
-13.1dBMin
-12dBMin
-10dBMin
四、结构方而影响分析
在CS整改过程中，我们发现结果对于CS的影响也是非常大。
主要在两个方面，一是SGCC和SECC两种不同的板材对我们CS影响很大，二是接地孔。
1.SGCC和SECC
一般机壳的五金材料包括两种，SECC和SGCC。
SECC：
电镀锌钢板，具有优越的耐腐蚀性，耐腐蚀性跟镀锌层的厚度有关，也保持了冷轧板的加工型。
但是其导电性能较差，特别表现在搭接处的电气连接较差。
SGCC：
热浸锌钢板，目前大陆这边暂时无厂家可以生产，主要从台湾和国外进口。
其导电的性能比SECC要好。
SGCC分为大锌花和小锌花两种，小锌花的生产工艺要求更加高，但是小锌花的耐腐蚀性更加好。
所以我们尽量要求厂家给我们小锌花的。
从价格上，以前SECC比较有优势，但是H前大陆这边成本上涨比较厉害，导致SGCC反而更加有价格优势，所以出现这种情况，以前为了节省成本，很多厂家从SGCC切换到SECC,现在乂从SECC切换到SGCCo
后续建议都釆用SGCC的机壳，因为SGCC的导电性能更加好。
这在EMC的测试中，有显著的好处。
专门对比S2952同一个批次的PCB,分别放在SGCC和SECC的机壳中去测试其CS性能，对于特定的儿个端口，SGCC材质CS能够过4V,而SECC只能够过3V。
SECC的颜色比SGCC较暗一些，较好区分，参考如下的图。
SECC（±盖、下盖和后而）:
2.
接地孔
从本次CS的测试中，接地点对CS的影响也非常的大。
SECC材质的老机壳的接地点接地性能不是很好，因为SECC机壳上而有一层电镀的锌，这一种工艺导致接触点阻抗加大。
在验证CS的过程中，老机壳经常需要把接地孔上面的锌层刮开，CS才能过。
SGCC材质的新机壳的接地点接地性能要明显更好。
刮开和不刮开接地孔上而的那一个锌层对测试结果的影响不大，说明这种方式的接触是非常良好的。
3.结构上其他的方面
一、机壳的折边对于RJ45同下盖之间的连接性能的好坏起到重要的作用，机壳增加折边，对于EMC最明显的改善效果是雷击，ESD等，我们这一次没有不折边的机壳，无法对比一个数据输出来，证明折边的效果，但是从理论分析来看，折边对于更好的将干扰接到大地有好处，建议后续所有机壳都加上折边。
二、在机壳生产过程中，需要尽量控制好喷漆工艺。
特別注意上下壳之间的接触点不要有喷漆，这样会非常影响机壳的接触。
可以让五金厂在生产的过程中，把重要的不能喷漆的地方用胶布粘好。
如下是没有控制好喷漆步骤的机壳。
五、软件影响分析
1.软件的寄存器配置对CS的影响
本次项目CS的解决还需要修改PHY相关的部分寄存器，这些寄存器的目的是增加MAC和PHY芯片的接收阈值的容错能力，但是这些寄存器并没有对客户开放，我们和锐捷都问过broadcom几次，但是broadcom觉得这些寄存器的说明涉及机密，并没有提供给我们。
值得一提的是，broadcom第一次提供的寄存器配置（“解决CS相关配程l.txt”），还导致新的问题-…电口不支持jumbo帧。
需要导入“解决CS配巻2-解决jumbo帧.txt”这个脚本，才能解决jumbo帧问题。
所以，后续我们如果因为CS问题，要对PHY寄存器进行修改，需要重点验证jumbo帧是否支持。
具体的脚本和原厂的邮件回复如下。
阿沛跑«1・txt
□
REli^nt-56152
CSliWfl动msg
六、总结
从这个项目中，我们发现CS的影响因素主要分为layout,结构，软件和变压器这四个方而，后续大家可以从这四个方面进行CS的优化。
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