标题：RJ45集成磁性连接器的网络特性说明及其通 页 码 第 1 页 共 14 页 用测试指南 RJ45集成磁性组件连接器的插入损耗、反射损耗、串扰、共模抑制比的物理意义及其通用检测方法 1. 简介 1.1 适用范围 本文件适用于RJ45集成磁性组件连接器（以下简称ICM） 。例如：单口，单层多口，双层多口，USB/RJ45，POE系列的RJ45电子连接器。 1.2 目的 RJ45集成磁性组件连接器的主要频率特性是与其嵌入的网络变压器有关，各种型号网络变压器的插入损耗（IL）、回波损耗（RL）、串扰（Crosstalk）和共模抑制比（CMRR）等四项关于频率特性方面的指标是其主要特性。其所以如此，是因为这四项指标中任何一项达不到要求都会造成网络通讯不顺畅或丢包现象。因此，弄清这四项指标的物理概念和检测方法是必要的。本文将对网络变压器的这四项指标的物理意义和测量方法作简明介绍，同时还将列出对常用的网络变压器的插入损耗、回波损耗、串扰和共模抑制比等指标检测的结果。 2. 定义 2.1 Stimulus signal 激励源（信号源） 激励源指产生信号振荡的源头，是施加于系统的外部原因。用频域分析法，激励源信号是正弦波曲线。 2.2 Common Mode Impedance （Z）共模阻抗 共模阻抗是指一个网络输入与输出之间的阻抗，测试时需将所有的输入输出分别短路。共模阻抗能够减弱引起电磁干扰的噪声。在信号传输路径上产生的阻抗不应该影响这个信号。 2.3 Common Mode Signal 共模信号 共模信号是指在两输入端输入极性相同的信号。共模信号将导致电磁干扰。电磁干扰分为辐射干扰和传导干扰（进入电源线内）。信号传输不对称和阻抗不匹配时差模信号转换都将产生数字终端设备的共模信号。 2.4 Differential Mode Signal 差模信号 差模信号是指在两输入端输入大小相等极性相反的信号，它不会产生辐射。 2.5 Electro Magnetic Interference （EMI）电磁干扰 电磁干扰(EMI)： 是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音 电磁干扰(EMI)，有传导干扰和辐射干扰两种。 传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。 辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。 电磁干扰三要素 理论和实践的研究表明，不管复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：首先应该具有干扰源;其次有传播干扰能量的途径和通道;第三还必须有被干扰对象的响应。在电磁兼容性理论 中把被干扰对象统称为敏感设备(或敏感器)。 因此电磁干扰源、干扰传播途径(或传输通道)和敏感设备称为电磁干扰三要素。 主审 ： 饶利军（Lee Rao）
编写人员 ：范良志 饶利军 Dennis Chen 标题：RJ45集成磁性连接器的网络特性说明及其通 页 码 第 2 页 共 14 页 用测试指南 2.6 Insertion Loss （IL） 插入损耗 插入损耗是指指将某些器件或分支电路(滤波器、阻抗匹配器等)加进某一电路时,能量衰减或增益的损耗。下图显示了插入损耗测试方法. IL=20lgVout(dB) Vin 图1 2.7 Return Loss（RL） 反射损耗 （也称为回波损耗） 反射损耗是用来描述实测阻抗与标准阻抗不同或不匹配的程度，不同和不匹配既包括幅值大小的不同又包括相位角的不同。反射损耗的单位是分贝，反射损耗的表达式如下： 这里ZS是指标准阻抗，ZM是实测阻抗。如果匹配理想，反射损耗将会无穷大。 图2 2.8 Crosstalk 串扰 串扰是指两条信号线之间的耦合现象。 串扰又分为近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）：一般人们所说的串扰是指近端串扰（NEXT） 近端串扰（NEXT）：是输入一个已知的信号到连接器RJ端的一个通道，同时在连接器RJ端测试另一通道中被感应的信号值，终端电阻需加在同一端，例如PIN脚端。 远端串扰（FEXT）：是输入一个已知的信号到连接器RJ端的一个通道，同时在远端（PHY端）测试另一相道中被感应的信号值，终端电阻需加在不同两端。 主审 ： 饶利军（Lee Rao）
编写人员 ：范良志 饶利军 Dennis Chen 标题：RJ45集成磁性连接器的网络特性说明及其通 页 码 第 3 页 共 14 页 用测试指南 图3 近端串扰 2.9 CMRR （Common mode rejection ratio）共模抑制比 图4 远端串扰 共模抑制比是指同一电路中差模增益与共模增益的比值。增益定义为某一频域内，输出信号与输入信号幅值大小的比值。（信号不是共模信号就是差模信号） 图5 2.10 DCMR （DM TO CM Conversion）差模与共模的转换和CDMR （CM TO DM Conversion）. 共模与差模的转换. DCMR：平衡设备在差模信号的激励作用下的共模响应。 CDMR：平衡设备在共模信号的激励作用下的差模响应 主审 ： 饶利军（Lee Rao）
编写人员 ：范良志 饶利军 Dennis Chen 标题：RJ45集成磁性连接器的网络特性说明及其通 页 码 第 4 页 共 14 页 用测试指南 DCMR测试连接 CDMR测试连接 2.11 CMA (CM to CM Attenuation) 共模衰减. BALUN 50:100TXOUTTXINTXOUTTXINBALUN 50:100图6 共模噪声抑制是用来表示减弱共模信号（从一端传到另一端）大小的能力。衰减是表示输出信号大小与输入信号大小的比率，它的单位是分贝。 图7 3． ICM 频率特性及测试 安装在网卡上网络变压器的电路图 图8示是安装在计算机内部网卡中的网络变压器电路图。位于图的中间部分的长方框为多个公司生产的一种典型的网络变压器。该变压器一般都安装在网卡的输入端附近。工作时，由收发器送出的上行数据信号从网络变压器的Pin16-Pin15进入，由Pin10-Pin11输出，经RJ45型转接头，再通过非屏蔽双绞线送往服务器；服务器送来的下行数据信号经另一对非屏蔽双绞线和RJ45型转接头，由Pin7-Pin6进入，由Pin1-Pin2输出，然后送到网卡的收发器上。 主审 ： 饶利军（Lee Rao）
编写人员 ：范良志 饶利军 Dennis Chen 标题：RJ45集成磁性连接器的网络特性说明及其通 页 码 第 5 页 共 14 页 用测试指南 图8 安装在计算机内部网卡中的网络变压器电路图 从图8中看到，网络变压器所处工作环境有两个特点：一是通过它的数据电压信号都是平衡信号，即两信号线上电压的参考点为地线，电压的幅度大小相等，极性相反；二是驱动网络变压器信号源的内阻和网络变压器所带负载电阻的阻值均为100Ω，处在良好的阻抗匹配状态下。因为右边与网络变压器Pin10-Pin11和Pin7-Pin6相联接的非屏蔽双绞线的特性阻抗均为100Ω． 生产网络变压器的公司在作产品出厂检测时，不可能把每一个产品都焊接到网卡上作实际应用的测试。因为这样检测过于麻烦，效率也低。因此研发既接近实际使用条件、检测又方便、效率又高的检测方法是十分重要的课题。 3.1 变压器插入损耗（IL）其检测方法 从图8中看到，网络变压器是计算机←→集线器之间双向交流数据电压信号链条中的一个环节。信号通过这个环节时，不可避免的会有一些衰减。插入损耗就是衡量信号衰减程度的一项指标。对同一个网络变压器来讲，它对信号衰减程度与信号的频率有关。因此，插入损耗一般指的是网络变压器对信号衰减程度与信号频率之间的关系曲线。 为了便于讨论，将图8网络变压器中传送上行数据电压信号的单元电路简化成图9所示电路。在图9中，用内阻为两个50Ω的等效电压源代替驱动电路，用100Ω电阻代替非屏蔽双绞线。图中V1表示在信号与负载电阻之间插入了网络变压器后的输出电压幅度。 图10所示是信号源与负载电阻之间直接用两截短导线联接时的电路图。图中V2表示在信号源与负载电阻之间直接用两截短导线联接时的输出电压幅度。 图9 驱动网络变压器的等效电路 插入损耗指的是图9中V1与图10中V2的比值。一般插入损耗都用分贝(dB)来表示： 插入损耗=20Xlog(V1／V2) (1) 检测网络变压器插入损耗一般采用网络分析仪(例如安捷伦E5061B型网络分析仪)。网络分析仪内部配备有输出阻抗为50Ω、幅度恒定、频率随着时间线性变化的正弦波信号源。此信号源的信号从RF OUT 图10 信号源与负载电阻直接联接时的电路 主审 ： 饶利军（Lee Rao）
编写人员 ：范良志 饶利军 Dennis Chen
RJ45集成磁性连接器的网络特性说明及其通用测试指南 - 图文
