传导骚扰整改经验案例

概述始终以来，我司的交换机产品都没有碰到过严重的CS问题，重要因素有两个：一是出口国内和部分海外的产品不需要做跟CS有关的CB认证，只需要做3C认证，因此内部也没有测试。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，并且明确提出这一款产品需要出口海外，需要进行CB认证（CB认证包含CS测试）。在做SWITCH-BCM00-0002（锐捷S2952G-EV3）项目过程中，CS问题成为了我们这个项目最大的难题。通过我们公司检测认证部EMC专家、项目硬件工程师、客户和broadcom多方长达大六个月的努力，在硬件、软件和构造三分面进行改善之后，现在该项目的CS问题已经得到解决，现将整治正程中的经验整顿出来，形成经验案例，供后续项目参考。CS测试的现象大致有以下三种：端口linkdown。端口没有linkdown，但是端口有crc错误报文。端口没有linkdown，也没有crc错误报文。上面的三种测试成果，前两种是等级B的原则，第三种是等级A的原则。按道理来讲，CS属于EMS类，无论是等级A\B\C都是能够的。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，这个不是强制的原则，不像EMI那样属于强制。但是我们客户，锐捷自己的原则高于法规的原则，锐捷规定A，即只接受第三种，不允许端口linkdown，也不允许有crc错误报文。测试模型CS测试电压等级阐明：以3V的测试电压为例，3V为有效值，未调制信号的峰峰值为（3V/0.707）*2=4.2438V*2=8.486V，因此80%调制的信号的峰峰值为8.486V*1.8=15.27V。锐捷在我司的交换机，测试等级都是3V。CS测试仪器CS的测试仪器分为以下三部分：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，法规规定如果两种的测试成果不一致，以电流注入钳为准）锐捷网口CS测试模型下图是锐捷定义的测试网口CS的模型图，网口和光口都需要自环，进入风暴模式。注意，这个模型仅仅对锐捷这个客户有效，据我理解华为就不是采用这种办法，而是采用发包机打流的办法进行测试。首先定义一种概念，“辅助端口”。辅助端口定义以下，当干扰加载端口一时，跟端口一通过网线连接起来的另一种端口就叫辅助端口。测试端口和辅助端口需要上下连接，即如果测试端口为GE1时，辅助端口为GE0。反过来，当测试端口为GE0时，辅助端口为GE1。注意辅助端口不要选择其它端口（即不要选择GE2或者其它端口），由于那样选择性太多，故障现象千差万别。锐捷网口CS测试的具体参数锐捷对于测试环境的具体的规定以下：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状况，不允许减少速率为100M，或者10M去测试。（对于千兆的产品，千兆普通是最难通过的，100M和10M由于采用的编码原理不同，速率更低造成容错率很高，CS普通不会有什么问题）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，其它端口不接的状况，跟满载测试的测试成果有很大的不同，这一点已经得到了验证。）测试电压：3V。驻留时间:1S，认证和客户那边都是测试1S。测试频率：0.15MHZ-80MHZ。查看测试成果：在测试之前需要clearlog和clearcounter，测试过程中，拔掉串口线。测试完毕之后，接上串口线，查看showlog和showinterfacecountererr.不允许有端口down的状况，不允许有CRC。即规定为CLASSA。以下是测试过程中的LOG。Layout影响分析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，如果它旁边有走线，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，从中能够看出，灯线跟网口的走线交叉在一起了，有些地方甚至有部分重叠。这就造成在进行CS测试时，干扰能量从灯线串到系统端去。结合灯线的原理框图来分析：上图是我们灯线的原理框图，CS的干扰能量通过灯线，电阻和磁珠传到了系统端。克制这个串扰上的能量的最佳的办法是断开这个通路，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，因此这个通路不能去掉。只能想方法增大这个灯线上对干扰频率的克制能力。最后我们的解决的方法是把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克制到最低。最后，我们选择了以下这个物料：1197 电子料_电感_磁珠 Chip_FB,1000Ω,±25%,0.49Ω,350mA,0402,BLM15AX102SN1D(Murata)MDIX走线不要重叠在进行CS测试的过程中，发现一种现象。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ge12时，不仅ge11、ge12会linkdown，连ge9、ge10也会linkdown。背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的问题得到理解决。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。高压侧的MDIX差分线的重叠，会造成他们之间的串扰会加大。不仅会造成百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。以下是两种LAYOUT的对比。我司原版的LAYOUT。锐捷改板改善的LAYOUT。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减少。在我司原来的PCB上，左边的24个口MDIX走线过长，造成眼图几乎都不达标。即使把MAC和PHY芯片的Rdac电阻调低到最小，（芯片规格书规定必须在5%范畴内，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原则的规定。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，眼图质量满足规定。以下是我司第一版的PCB。以下是最后改板的PCB走线图，从图中能够看出，我们调节了主芯片的位置，确保了每个芯片的MDIX走线不会过长，最后这个方案下全部的端口的CS都能达标。主板上核心器件影响分析阻容方案在整治CS的过程中，我们验证过以下几个方案：在MDIX差分线上面串接1-3欧姆电阻。在MDIX差分线上面并联4.7PF电容，10PF电容，及去掉该电容。在变压器的中心抽头（PHY侧），调节抽头的电容为102，103，104。在变压器的中心抽头（RJ45侧），调节抽头的电阻为0欧姆，75欧姆,150欧姆。在变压器的中心抽头（RJ45侧），调节抽头的电容为68PF，100PF，1000PF，10000PF。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，因此我们重点验证不同的网络变压器。网络变压器方案在验证网络变压器的过程中，方案细分以下：验证不同品牌的共模线圈朝PHY侧的网络变压器。验证不同品牌的共模线圈朝RJ45侧的网络变压器。验证不同品牌的双共模线圈的网络变压器。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。因此，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。最后，攸特给我们做了几款网络变压器，最后发现型号为UTG72T22的效果最佳。普通的网络变压器的CMRR参数，在1-100MHZ内，最少达成-30db。UTG72T22这一款变压器，在这一种参数上进行优化，能够达成-35db。从供应商那边理解到，他们改善CMRR的办法是通过调节共模线圈的磁环的配方，增加共模线圈上绕线的圈数。构造方面影响分析在CS整治正程中，我们发现成果对于CS的影响也是非常大。重要在两个方面，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。SGCC和SECC普通机壳的五金材料涉及两种，SECC和SGCC。SECC：电镀锌钢板，含有优越的耐腐蚀性，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，特别体现在搭接处的电气连接较差。SGCC：热浸锌钢板，现在大陆这边临时无厂家能够生产，重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，小锌花的生产工艺规定更加高，但是小锌花的耐腐蚀性更加好。因此我们尽量规定厂家给我们小锌花的。从价格上，以前SECC比较有优势，但是现在大陆这边成本上涨比较厉害，造成SGCC反而更加有价格优势，因此出现这种状况，以前为了节省成本，诸多厂家从SGCC切换到SECC，现在又从SECC切换到SGCC。后续建议都采用SGCC的机壳，由于SGCC的导电性能更加好。这在EMC的测试中，有明显的好处。专门对比S2952同一种批次的PCB，分别放在SGCC和SECC的机壳中去测试其CS性能，对于特定的几个端口，SGCC材质CS能够过4V，而SECC只能够过3V。SECC的颜色比SGCC较暗某些，较好分辨，参考以下的图。SECC(上盖、下盖和背面)：SGCC(上盖、下盖和背面)：：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较好，由于SECC机壳上面有一层电镀的锌，这一种工艺造成接触点阻抗加大。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才干过。SGCC材质的新机壳的接地点接地性能要明显更加好。刮开和不刮开接地孔上面的那一种锌层对测试成果的影响不大，阐明这种方式的接触是非常良好的。构造上其它的方面一、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，无法对比一种数据输出来，证明折边的效果，但是从理论分析来看，折边对于更加好的将干扰接到大地有好处，建议后续全部机壳都加上折边。二、在机壳生产过程中，需要尽量控制好喷漆工艺。特别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。能够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。以下是没有控制好喷漆环节的机壳。软件影响分析软件的寄存器配备对CS的影响本次项目CS的解决还需要修改PHY有关的部分寄存器，这些寄存器的目的是增加MAC和PHY芯片的接受阈值的容错能力，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觉得这些寄存器的阐明涉及机密，并没有提