传导骚扰整改经验案例.docx

1、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

2、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 link down。2、 端口没有link down,但是端口有crc错误报文。3、 端口没有link down,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ABC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EM

3、I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 link down，也不允许有crc错误报文。-、 测试模型1. CS测试电压等级在9 kHz150 kHz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150 kH乞80 MHz试验等级电压(em. f.)Uo/HB/zVUo/V1120121303314010X特定注：X是一个开故等级。如表1所示，以有效值（匕ms.）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1 kHz

4、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

5、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：

6、在测试之前需要clear log和clear counter,测试过程中，拔掉串口线。测 试完成之后，接上吊口线，查看show log和show interface counter err.不允许有端口 down的 情况，不允许有CRC。即要求为CLASS Ao如下是测试过程中的LOG。 log二、Layo ut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。

7、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.FB000 Q, 25%,0.49Q ,350mA,0402,BLM 15AX102SN1 D(Murata)在进行CS测试的过程中，发现一个现象。在测试

8、某个端口时，不仅测试端口和辅助的端口会link down,连相邻的端口也会link down。例如，测试端口 gel2时，不仅gell gel2会link down, 连 ge9、gelO 也会 link down。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 link down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

9、捷改板改进的LAYOUTo3. 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

10、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13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

11、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

12、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。Electrical Specifications 25 COCL：350uH Min. 100KH

13、z/0.1V with 8mA DC BiasHi-POT :1500VrmsTum Ratio:1:13%LK:0.5uH Max100KHz/0 2VCw/w120PF Max 100KHz/0.2VD.C.R:1.4 ohm MaxInsertion Loss:1-100MHz -1.0dB MaxCross Talk :1-100MHZ： -30dB MinCMRR1-100MHz:-30dB MinReturn Loss:1-30MHz40MHz50MHz60-80MHZ80-100MHZ-18dB Min-14 4dB Min-13.1dB Min-12dB Min-10dB Mi

14、n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

15、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

16、，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

17、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1t xtRE lint - 56152CSliWfl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。