国内外でネットワークトランスを製造している様々な企業の製品紹介で、最初のリストは、周波数特性に関する様々なタイプのネットワークトランスの挿入損失、戻り損失、クロスオーバー干渉、およびコモンモード除去率です。これは、これら4つの指標のいずれかが要件を満たしていない場合、ネットワーク通信がスムーズに行われなかったり、パケットが失われたりするためです。したがって、これら4つの指標の物理的概念と検出方法を明確にする必要があります。この記事では、ネットワークトランスフォーマーのこれら4つのインジケーターの物理的な意味と測定方法を簡単に紹介すると同時に、一般的に使用されるネットワークトランスフォーマーの挿入損失、リターンロス、クロスオーバー干渉、およびコモンモード除去率のインジケーターについても説明します。結果。
1ネットワークカードに搭載されているネットワークトランスの回路図
図1に、コンピュータの内部ネットワークカードに搭載されているネットワークトランスの回路図を示します。図の中央の長いボックスは、複数の企業によって製造された典型的なネットワークトランスフォーマーです。トランスは通常、ネットワークカードの入力端の近くに取り付けられます。動作中、トランシーバーによって送信されたアップリンクデータ信号はネットワークトランスフォーマーのピン16-ピン15から入り、ピン10-ピン11によって出力され、RJ45アダプターを介してシールドされていないツイストペアを介してサーバーに送信されます。サーバーによって送信されたダウンリンクデータ信号シールドされていないツイストペアとRJ45アダプターの別のペアを介して、Pin7-Pin6から入力され、Pin1-Pin2から出力されて、ネットワークカードのトランシーバーに送信されます。
図1コンピュータの内部ネットワークカードに取り付けられたネットワークトランスの回路図
図1から、ネットワークトランスの動作環境には2つの特性があることがわかります。1つは、ネットワークトランスを通過するデータ電圧信号が平衡信号である、つまり、2つの信号線の電圧の基準点が接地線であり、電圧の大きさが等しいことです。極性が逆です。2つ目は、ドライブネットワークトランスの信号源の内部抵抗とネットワークトランスの負荷抵抗の抵抗値が両方とも100Ωであり、良好なインピーダンス整合状態にあることです。右側のネットワークトランスフォーマーPin10-Pin11とPin7-Pin6に接続されたシールドなしツイストペアの特性インピーダンスは100Ωである
ため、ネットワークトランスフォーマーを製造する会社は、工場で製品をテストするときにすべての製品をネットワークカードに溶接することはできません。実用的なアプリケーションテスト用。この検出は面倒で効率が低いためです。したがって、実際の使用条件に近く、便利で効率的な検出方法を開発することは非常に重要な課題です。
2ネットワークトランスの挿入損失の定義とその検出方法
図1からわかるように、ネットワークトランスは、コンピュータ←→サーバー間の双方向ACデータ電圧信号チェーンのリンクです。信号がこのリンクを通過するとき、必然的にいくらかの減衰があります。挿入損失は、信号の減衰の程度の尺度です。同じネットワークトランスフォーマーの場合、信号の減衰の程度は信号の周波数に関連しています。したがって、挿入損失は一般に、ネットワークトランスフォーマーによる信号の減衰と信号周波数の間の関係曲線を指します。
説明を容易にするために、図1のネットワークトランスでアップストリームデータ電圧信号を送信するためのユニット回路は、図2に示す回路に簡略化されています。図2では、駆動回路を内部抵抗が50Ωの2つの同等の電圧源に置き換え、シールドされていないツイストペアを100Ωの抵抗に置き換えます。図のViは、信号と負荷抵抗の間にネットワークトランスを挿入した後の出力電圧振幅を表しています。
図3に、信号源と負荷抵抗を2本の短い線で直接接続した場合の回路図を示します。この図で、V2は、信号源と負荷抵抗が2本の短いワイヤで直接接続されている場合の出力電圧振幅を表します。
図2ネットワークトランスを駆動する等価回路
図3信号源が負荷抵抗に直接接続されている場合の回路
挿入損失とは、図2のV1と図3のV2の比率を指します。一般に、挿入損失はデシベル（dB）で表されます。
挿入損失= 20 * log（V1 / V2）（1）
一般に、ネットワークアナライザー（HP 8712ネットワークアナライザーなど）は、ネットワークトランスの挿入損失を検出するために使用されます。ネットワークアナライザには、出力インピーダンスが50Ω、振幅が一定、周波数が時間とともに線形に変化する正弦波信号源が装備されています。このソースの信号はRFOUT端子から出力されます。試験対象製品に合格した後の正弦波信号は、ネットワークアナライザHINから入力されます。ネットワークアナライザは、RF INから入力された正弦波信号を検出し、入力信号の振幅に比例して検出された電圧信号をデジタル化します。デジタル化されたデータは、周波数順にネットワークアナライザの内部マイクロコンピュータメモリの対応するユニットに保存されます。検出が完了すると、ネットワークアナライザはこのデータを使用して、周波数順に画面に曲線を表示します。
ネットワークアナライザの入力インピーダンスと出力インピーダンスはどちらも50Ωであり、不平衡信号であるため、ネットワークトランスに直接接続することはできません。検出システムを校正して製品をテストするときは、ネットワークアナライザとネットワークトランスの間に平衡←→不平衡50Ω/100Ωインピーダンスコンバータを追加する必要があります。
図4に、ネットワークトランスのTXユニット回路の挿入損失を検出した場合の回路図を示します。TXユニット回路をテストした後、図4の平衡←→不平衡50Ω/100Ωインピーダンスコンバータの対応する接点をRXユニット回路の対応するピンに切り替えてから、RXユニット回路をテストします。
製品をテストする前に、検査システムを校正する必要があります。校正するときは、図4のネットワークトランスを2本の短いワイヤに交換してください。短いワイヤの1つは、2つの平衡型←→不平衡型50Ω/100Ωインピーダンスコンバータの上部コネクタに接続され、もう1つは下部コネクタに接続されます。キャリブレーションが完了すると、HP 8712は、図4に示されている状態を損失のない参照標準と見なします。また、挿入損失が0dBの水平線がディスプレイに表示されます。したがって、人々は検出システムの校正プロセスを「ゼロに戻す」と呼ぶために使用されます
図4ネットワークトランスのIXユニット回路の挿入損失を検出したときの回路図
製品をテストするときは、2本の短絡ワイヤを取り外し、テストする製品と交換してください。ディスプレイには、周波数の変化に応じて挿入された製品の振幅を示す挿入損失曲線が表示されます。図5は、TXおよびRXユニット回路の測定された挿入損失曲線を示しています。
図5一般的なネットワークトランスにおけるTXおよびRXユニット回路の挿入損失曲線
3ネットワークトランスの戻り損失の定義とその検出方法
信号源の内部抵抗と負荷抵抗が両方とも100Ωの送信システムまたは受信システムの間にネットワークトランスを挿入すると、信号振幅が減衰するだけでなく、ある程度破壊されます。インピーダンス整合。インピーダンスの不一致の場合、電圧信号は送信中に反射されます。反射された信号は有用な信号に重ね合わされ、ビットエラーやパケット損失も発生します。リターンロスは、ネットワークトランスを挿入した後のシステムインピーダンスの不一致の程度と信号周波数の関係曲線を測定するために使用されます。リターンロスの定義は次のとおりです。ネットワークトランスが伝送システムに挿入された後の、入射信号に対する反射信号の比率。一般に、戻り損失はデシベル（dB）でも表されます。
戻り損失= 20 * log（Vr / Vi）（2）
ここで、Viは入射信号の振幅、Vrは反射信号の振幅です。
ネットワークトランスのリターンロスを検出するための機器は、依然としてネットワークアナライザです。ただし、リセットするには、送信状態から反射状態に変更してください。送信状態では、ネットワークアナライザのRFOUTコネクタとRFINコネクタが使用され、エコー状態では、ネットワークアナライザのRFOUTコネクタのみが使用されます。図6に、ネットワークトランスのTXユニット回路の戻り損失を検出するネットワークアナライザの回路図を示します。
テストする前に、テストシステムを調整する必要があります。エコー状態でキャリブレーションするための3つのステップがあります：
最初のステップはオープンキャリブレーションです。修正方法は、テストするネットワークトランスと図6の100Ω抵抗を取り外し、平衡←→不平衡50Ω/100Ωインピーダンスコンバータの右端を開くことです。
2番目のステップは短い修正です。補正方法は、最初のステップに基づいており、平衡型←→不平衡型50Ω/100Ωインピーダンスコンバータの右端にある2つのコネクタを短いワイヤで短絡します。
図6ネットワークトランスのリターンロスを検出するためのネットワークアナライザの回路図
3番目のステップは、標準の負荷（負荷）キャリブレーションです。補正方法は2番目のステップに基づいており、短いワイヤを取り外し、より正確な100Ω抵抗を使用してインピーダンスコンバータの右端にある2つのコネクタに接続します。キャリブレーションの3番目のステップが完了すると、統計的変動が-60dB未満の水平線がネットワークアナライザーのディスプレイに表示されます。この水平線は、エコー信号の振幅がゼロに近いことを示しています。
図7一般的なネットワークトランスにおけるIXとRXの2つのユニット回路のリターンロスカーブ
次に、図6に示す方法に従って、テストするネットワークトランスフォーマーを接続します。このとき、テスト対象のネットワークトランスを接続した後のリターンロスと周波数の関係曲線がディスプレイに表示されます。図7は、一般的なネットワークトランスのTXおよびRX2ユニット回路の測定されたリターンロス曲線を示しています。
4ネットワークトランスのクロスオーバー干渉の定義とその検出方法
図1からわかるように、一般的なネットワークトランスにはTXとRXの2つのユニット回路があります。2つのユニット回路間に直接通信チャネルはありませんが、距離が近いため、空間誘導または寄生パラメータの結合によるクロスオーバー干渉があります。ネットワークトランスのクロスオーバー干渉の定義は次のとおりです。2つのユニット回路の一方の信号V1と、もう一方のユニット回路で誘導された信号V2の比率。一般に、クロスオーバー干渉はデシベル（dB）でも表されます。
クロスオーバー干渉= 20 * log（V2 / V1）（3）
ネットワークトランスフォーマーのクロスオーバー干渉を検出する場合、ネットワークアナライザーは送信状態のままです。図8に、ネットワークトランスのTXとRXの2つのユニット回路間のクロスオーバー干渉を検出した場合の回路図を示します。この図から、8712ネットワークアナライザRF OUTからのスイープ信号はTXユニット回路にのみ追加され、ネットワークアナライザRFINはRXユニット回路から信号を受信していることがわかります。TXおよびRX回路のもう一方の端にある100Ωの抵抗は、シールドされていないツイストペアを、実際の動作状態で接続された100Ωの特性インピーダンスに置き換えるために使用されます。
クロスオーバー干渉を検出する前に、検出システムをキャリブレーションする必要があります。補正方法は、ネットワークトランスの挿入損失を検出する場合と同じです。図9は、一般的なネットワークトランスフォーマーTXおよびRXの2つのユニット回路間で測定されたクロスオーバー干渉対周波数曲線を示しています。
図8ネットワークトランスTXとRXの2つのユニット回路間のクロスオーバー干渉を検出するための回路図
図9ネットワークトランスのTXとRXの2つのユニット回路間のクロスオーバー干渉の周波数の関係曲線
5ネットワークトランスのコモンモード除去率の定義とその検出方法
ローカルエリアネットワークで送信されるデータ電圧信号は、平衡信号です。理想的な状況では、平衡信号のみがネットワークトランスを通過します。ただし、コンピュータ内部の不平衡信号は、いくつかの寄生チャネルを介して接続されているネットワークトランスに誘導され、コモンモード干渉信号を形成します。ネットワークトランスのもう一方の端は、長さが数十メートルのシールドされていないツイストペアケーブルに接続されています。シールドされていないツイストペアで外部から受信したコモンモード干渉信号は、ネットワークトランスを介してコンピュータに返送されます。コンピュータとシールドされていないツイストペアの間に接続されたネットワークトランスは、コモンモード干渉信号を抑制することができます。
ネットワークトランスのコモンモード除去率の定義は次のとおりです。ネットワークトランスの入力端でのコモンモード干渉信号振幅Vinと、出力端でのコモンモード干渉信号振幅Voutの比。一般に、コモンモード除去率はデシベル（dB）でも表されます。
コモンモード除去率= 20 * log（Vout / Vin）（4）
ネットワークトランスのコモンモード除去率を検出する場合、ネットワークアナライザは送信状態のままです。図10に、ネットワークトランスのTXおよびRX2ユニット回路のコモンモード除去率を検出した場合の回路図を示します。
図10ネットワークトランスのTXおよびRX2ユニット回路のコモンモード除去率を検出した場合の回路図
ネットワークトランスが動作しているとき、その入力端と出力端は100Ωの抵抗で接続されています。実際の状況を模倣するために、ネットワークトランスのコモンモード除去率をテストする場合、50Ωの抵抗が対応するピンに接続されます。％、R2、2つの50Ω抵抗が入力端の100Ω抵抗として直列に接続されています。また、R5、2つの50Ω抵抗が出力端の100Ω抵抗として直列に接続されています。R3と2つの50Ω抵抗は、50Ωの特性インピーダンスを持つ2つのケーブルのマッチング抵抗です。
ネットワークトランスのコモンモード除去率を検出する前に、検出システムを較正する必要があります。校正方法は、図10のすべての抵抗とテスト対象の製品を取り外し、ネットワークアナライザのRFOUTとRFINに接続された2本のケーブルを50Ωケーブルアダプタで接続し、校正ボタンを押すことです。図11は、一般的なネットワークトランスのTXおよびRXユニット回路の測定されたコモンモード除去率対周波数曲線を示しています。
図11ネットワークトランスのTXとRXの2つのユニット回路のコモンモード除去率と周波数の関係曲線