TC2 100BASE-T1信道基本概念及连接器级别测试解读

TC2 IEEE 100BASE-T1通信信道的定义，以下简称为TC2，TC2作为车载以太网标准的一个分支，旨在在启用以太网的电子控制单元之间定义确定性和稳健的传输通道。指定共模扼流圈（CMC）、电缆、连接器和线束制造的要求。

当今，汽车时代在汽车“新四化”的强烈驱动下，国内外OEM都已全面踏入以太网应用技术领域，为了提升数据传输吞吐量及低延时性，提高驾驶安全性可靠性，这不仅仅依赖于控制器本身的稳定性能和安全性能，控制器之间的通信链路的安全性和稳定性也十分重要。

文章的上篇将对于TC2的基本定义和要求进行解读。

一、使用范围

TC2 IEEE 100 BASE -T1旨在提出如图1-1所示的物理层通信信道的一般射频要求，以便在汽车以太网应用中使用非屏蔽双绞线(UTP)电缆实现100BASE-T1技术。这些要求与通信信道的信号完整性和EMC表现相关。

图1-1 通信信道的概念

TC2定义了两个以太网节点之间的完整通信信道以及作为该通信信道单个部分的电缆和连接器要测试的各种参数。它包含测试程序，测试设置和限制以及应使用作为评估完整链路段和评估使用类型的电缆和连接器的标准化常见规模。

通信信道的一些功能参数是必需的参数。除非客户(OEM)另有规定，否则还需要对其他功能和EMC相关参数进行限制。客户还定义用于使用此测试规范评估通信信道参数的特殊测试设置。测试线束可以由客户指定，用于评估或比较设置通信信道配置的不同解决方案。电缆和连接器的其他要求，如机械应力和气候应力，取决于客户的定义，不在TC2的重点讨论范围内。

连接器和电缆的其他要求列如机械力和气候应力取决于客户的定义，不是TC2的重点。

二、常规定义和要求

通常，测量至少要在操作温度-40°C, 23°C和105°C，如有特别指定的更高的温度（例如：125℃）最高温度必须要额外测量。根据规定的测试程序，测量部分降低到23℃的环境温度。所有通信信道，导线和连接器的测量根据客户的要求必须在标准的机械及环境应力前后执行。

对于通信信道的所有部分，射频要求依据以下射频及S参数定义。

图2-1 RF和S-Parameter的定义

原则上S参数的限制在1 MHz≤ f ≤66 MHz范围内有效。对于LCL, LCTL, AFEXTDC，AFEXTDS，ANEXTDC and ANEXTDS 限制有效至f = 200 MHz。测量结果应该在f = 100MHz的频率下进行。

三、通信信道与环境系统的模型

在TC2中，2个ECU之间的以太网接口的完整电气电线连接被定义为全通信信道（WCC）。

图3-1 通信信道模型

注意：图示中的Inline连接器数量仅作为参考。实际汽车应用中定义可以最多使用4对Inline。

与Open联盟定义相反-在这个文件中，将线对板端连接器归类于通信链路中。

全通信信道（WCC）的最长长度没有被定义，它取决于单独零部件的特性。通常这些零部件需要被选择来满足汽车上应用的典型的长度15m和最多4个Inline连接器的标准。

为了考虑无线通信系统与环境的电磁相互作用，提出了由独立通信信道(SCC)和环境系统(ES)组成的模型。这种相互作用可以发生在多Pin连接器或多对电缆或SCC电缆与线束内的其他电缆之间的串扰。

环境系统对于独立通信信道(SCC)的反馈可以分为不同的区域：

多Pin连接器区域、连接器与电缆连接区域（电缆未绞合）、连接器与电缆连接区域（电缆绞合）、线束区域。

图3-2 环境系统与独立通信通道之间互动的区域概念

根据实际应用中的使用配置，全通信信道（WCC）将包含已定义区域的一个组合或一个子集。

为了评估WCC，它应该作为一个完整的系统进行测试(包括所有区域)。为分析和优化或评价单一部分的WCC，可单独测试区域。

所有测试需要由一个矢量网分仪及时域测试系统结合一个夹具来完成。矢量网分仪及时域测量系统的相关定义和设置以及测试结果的呈现标准此处不多做赘述，大家可以在标准中自行参考。

四、连接器评估

所有连接器评估所需的测量标准都基于以下的实际版本：

DIN ISO - IEC 60512 Edition 25 and 

IEC 60603-7-7, Annex J

就多Pin连接器(超过2pin)的情况下，所有计划应用于100BASE-T1通信的差分对都必须进行独立通信信道评估。原则上，必须评估这些pin脚与连接器所有其他pin脚之间的串扰(根据环境系统定义)。它可以减少只测试到100BASE-T1引脚旁边的关键引脚。这一测试的削减应由供应商和客户商定。

测试夹具需要符合IEC 60512第25章的设定。所使用的测试夹具必须具有最低的插入损耗，一对不同线之间的高度对称性以及与50欧姆单端阻抗的良好匹配。测试夹具或设计提示应由连接器制造商提供支持。

连接器测试测量参考平面的定义

对于连接器(ECU连接器和Inline连接器)的评估，测量参考平面在连接器电接触系统的几何边界处定义，如图4-1所示。测试夹具与连接器接触所需要的压接被定义为连接器的一部分。如果测试夹具的电性能已经为测量而进行了校准和校正，或者对测量结果没有很大的影响的情况下，测量参考点可以转移到射频连接器的夹具上。

图4-1 连接器的测量参考平面

五、独立通信信道下连接器的要求

通常，如果全通信信道配置由多个独立通信信道组成，所有的独立通信信道必须单独评估。在这种情况下，第二个(其他)独立通信信道从第一个独立通信信道的观点来看是环境系统的一部分。

对于2Pin连接器的评估，倾向于应用独立通信信道(SCC)，表5-1定义了测试参数和限制。

图5-1 测试参数和限制

六、独立通信信道和环境系统的附加要求下连接器的要求

对于多对连接器的评估，除独立通信信道下连接器的要求外，根据下表要求测试参数和限值。

图6-1 多对连接器测试参数和限值

结语

这里我们只针对连接器级别作为主要的讲解对象，但是实际上以太网传输离不开整个链路的信号完整性，导线级别及全链路的信号验证也是十分重要的，不能单一以连接器来作为信号完整性性能的评判标准，需要三者结合来评估。

参考文献：

本文所有插图数据表格均来自于IEEE 100BASE-T1 Definitions for Communication Channel Version 1.0标准