一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口以及优化方法与流程

文档序号:15650114发布日期:2018-10-12 23:03阅读:769来源:国知局

本发明涉及信号传输技术领域,特别是一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口以及优化方法。



背景技术:

电磁干扰是一项严重并不断增长的环境污染形式,它的影响小至广播接收时产生的让人厌烦的噼啪声,大至因控制系统受干扰而导致的生命事故。而辐射骚扰是电磁骚扰中最重要的干扰形式,它直接以电磁波的形式向外辐射电磁能量,从而对人体和其他设备造成伤害与干扰。信号完整性是指信号在传输路径上的质量,传输路径可以是普通的金属线,可以是光学器件,也可以是其他媒质。信号具有良好的信号完整性是指当在需要的时候,具有所必需达到的电压电平数值。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的,而是系统设计中多种因素共同引起的。

在管理网口设计过程中,必须保证phy到bmc之间的信号rgmii与phy到rj45之间的信号mdi的距离等长并且走线长度不能太长,从而保证信号loss不能太大,确保信号质量满足要求。但是,在主板与管理网口位置固定,管理网口位置距离主板较远的情况下,管理网口设计就有很大的风险,在通用设计中增加板卡的尺寸或者结构上拉近管理网口与主板的距离才能满足要求,板卡尺寸过大或结构上管理网口与主板距离拉近会造成项目成本增加,降低产品的竞争优势。

在现有技术方案中为了保证信号完整性的性能,phy与bmc之间的走线rgmii与phy与rj45之间的走线mdi不能太长,防止链路太长造成loss太大,但是在实际电路板布局时,bmc与phy与rj45之间的距离可能比较远,给设计过程中造成一定的困难。现有技术难免会对这种设计进行妥协,信号完整性与电磁兼容可能会产生问题。为了保证信号完整性与电磁兼容性能,只能将bmc与phy与rj45布局的比较近,给整个设计过程造成很大压力。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口优化方法与系统,旨在解决现有技术中信号完整性与电磁兼容性能无法兼顾的问题,实现在保证信号完整性性能的基础上,同时保证管理网口的雷击防护,即电磁兼容性能。

为达到上述技术目的,本发明提供了一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口,包括:

主板和小板,所述主板上设置bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口,所述小板上设置有第二rj45接口和第三rj45接口;

所述bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口之间距离等长;

所述第一rj45接口集成surge保护器件和esd保护器件;

所述小板上还设置有re保护器件,所述re保护器件设置在第二rj45接口和第三rj45接口之间;

所述第三rj45接口上设置有emi弹片和导电泡棉。

优选地,所述bmc芯片和phy芯片之间通过rgmii接口通信。

优选地,所述phy芯片与第一rj45接口之间通过mdi接口通信。

优选地,所述第一rj45接口与第二rj45接口之间通过线缆通信。

本发明实施例提供了一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口优化方法,包括:

s1、在主板端设置bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口之间距离等长,在小板端设置第二rj45接口和第三rj45接口;

s2、在第一rj45接口中设置surge防护;

s3、在第一rj45接口和第三rj45接口设置esd防护;

s4、在第二rj45接口和第三rj45接口之间设置re防护。

优选地,所述步骤s2具体为:

在第一rj45接口中集成surge保护器件。

优选地,所述步骤s3具体为:

在第一rj45接口中集成esd保护器件;

在第三rj45接口上设置有emi弹片和导电泡棉。

优选地,所述步骤s4具体为:

小板上还设置有re保护器件,所述re保护器件设置在第二rj45接口和第三rj45接口之间。

优选地,所述bmc芯片和phy芯片之间通过rgmii接口通信;所述phy芯片与第一rj45接口之间通过mdi接口通信;所述第一rj45接口与第二rj45接口之间通过线缆通信。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果,而不是发明所有的全部效果,上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:

与现有技术相比,本发明通过设置两块电路板,在主板上设置bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口之间距离等长,在小板端设置第二rj45接口和第三rj45接口,从而在主板与管理网口位置固定的前提下,保证了rgmii与mdi信号loss符合要求,通过设置surge保护器件和esd保护器件以及re保护器件,保证管理网口的雷击防护、静电防护、辐射发射防护性能。本发明解决了现有技术中信号完整性与电磁兼容性能无法兼顾的问题,实现在保证信号完整性性能的基础上,同时保证管理网口的雷击防护,即电磁兼容性能。

附图说明

图1为本发明实施例中所提供的一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口结构框图;

图2为本发明实施例中所提供的一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口优化方法流程图。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,并结合其附图,对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意,在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

下面结合附图对本发明实施例所提供的一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口以及优化方法进行详细说明。

如图1所示,本发明实施例公开了一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口,包括:

主板和小板,所述主板上设置bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口,所述小板上设置有第二rj45接口和第三rj45接口;

所述bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口之间距离等长;

所述第一rj45接口集成surge保护器件和esd保护器件;

所述小板上还设置有re保护器件,所述re保护器件设置在第二rj45接口和第三rj45接口之间;

所述第三rj45接口上设置有emi弹片和导电泡棉。

在服务器管理网口设计中,bmc到phy芯片之间的距离,应该与phy到rj45之间的距离保持等长,且走线长度也有限制,太长的走线会产生很高的loss,信号传输过程中会出现反射,信号延迟,将严重影响信号的品质,但是在服务器的主板布局中,经常出现因为主板布局影响bmc芯片,phy芯片与rj45接口布局要固定。

将bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口位于主板端,第二rj45接口和第三rj45接口位于小板端;所述bmc芯片和phy芯片之间通过rgmii接口通信;所述phy芯片与第一rj45接口之间通过mdi接口通信;所述第一rj45接口与第二rj45接口之间通过线缆通信。所述第一rj45与bmc芯片以及phy芯片之间的距离等长,由于第一rj45接口位于机箱内部,所以位置相对比较随意,可选择的位置比较多,可以保证信号的完整性。

雷击(surge)是常见的一种电磁兼容实验,雷击,指打雷时电流通过人、畜、树木、建筑物等而造成杀伤或破坏。云层之间的放电对飞行器有危害,对地面上的建筑物和人、畜影响不大,但云层对大地的放电,则对建筑物、电子电气设备和人、畜危害甚大。

在服务器的设计过程中我们必须进行网口雷击测试,并且雷击防护等级要求网口共模1000v电压后,网口能够正常通信,不能出现损坏。网口雷击出现问题主要是因为雷击信号没有良好的泄放路径。一般的设计将第三rj45接口设置为带有防护的rj45接口,但是为了保证信号完整性,第一rj45接口必须为带有防护的rj45接口,如果第三rj45接口在带有rj45防护的话,一方面会增加项目的整体成本,另一方面双重防护,对信号质量造成不良影响。因此将第一rj45接口中保留surge防护器件tvs,第三rj45接口中采用普通的没有rj45surge防护器件tvs,从而在不增加成本的基础上完成对链路的surge防护。

静电放电的最常见原因是两种形式是空气放电和接触放电。最经常发生的静电起电现象是固体间的摩擦起电现象。此外还有剥离起电、破裂起电、电解起电、压电起电、热电起电、感应起电、吸附起电和喷电起电等。物体的静电起电—放电一般具有高电位、强电场和宽带电磁干扰等特点。

在服务器的设计过程中,网口静电放电防护也是一种重要的设计方法,如果设计过程中出现问题会导致网络信号中断,严重时会导致机器宕机,黑屏,重启的现象。在服务器设计过程中,静电放电通常指标为空气放电:±8kv,接触放电:±4kv,如果以上电压出现问题,则判定机器不能通过静电放电测试。在本发明实施例中,在第一rj45接口中保留静电防护器件esd,当静电放电时,通过静电防护器件将静电能量进行防护,使机器芯片得到保护,而在第三rj45接口中保留导电泡棉与emi弹片,在静电放电发生时,通过rj45本身的金属地以及rj45上面的emi弹片,将静电能量泄放到大地中,从而达到了服务器网口静电防护的作用,使服务器性能得到了保证。

管理网口的辐射发射问题也是设计的一个重点,辐射的发射:物质吸收能量后产生电磁辐射的现象,其实质为辐射跃迁,即当物质的粒子吸收能量被激发至高能(e2)后,瞬间返回基态或低能态(e1),多余的能量以电磁辐射的形式释放出来。

辐射发射有两种基本类型;差分模式(dm)和共模(cm)。共模辐射或单极天线辐射是由无意的压降引起的,它使电路中所有地连接抬高到系统电地位之上。就电场大小而言,cm辐射是比dm辐射更为严重的问题。

由于在第三rj45接口中采用带有辐射发射保护器件的共模电感的rj45接口,会增加产品成本,并且会对信号质量产生不利影响,因此将带有辐射发射保护器件的共模电感加入到第二rj45接口和第三rj45接口之间的小板上,从而起到保护整个链路辐射发射的作用。

本发明实施例通过设置两块电路板,在主板上设置bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口之间距离等长,在小板端设置第二rj45接口和第三rj45接口,从而在主板与管理网口位置固定的前提下,保证了rgmii与mdi信号loss符合要求,通过设置surge保护器件和esd保护器件以及re保护器件,保证管理网口的雷击防护、静电防护、辐射发射防护性能。本发明解决了现有技术中信号完整性与电磁兼容性能无法兼顾的问题,实现在保证信号完整性性能的基础上,同时保证管理网口的雷击防护,即电磁兼容性能。

如图2所示,本发明实施例还公开了一种兼顾电磁兼容与信号完整性的网口优化方法,包括以下步骤:

s1、在主板端设置bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口之间距离等长,在小板端设置第二rj45接口和第三rj45接口;

s2、在第一rj45接口中设置surge防护;

s3、在第一rj45接口和第三rj45接口设置esd防护;

s4、在第二rj45接口和第三rj45接口之间设置re防护。

将bmc芯片、phy芯片以及第一rj45接口位于主板端,第二rj45接口和第三rj45接口位于小板端,所述第一rj45与bmc芯片以及phy芯片之间的距离等长,由于第一rj45接口位于机箱内部,所以位置相对比较随意,可选择的位置比较多,可以保证信号的完整性。

将第一rj45接口中保留surge防护器件tvs,第三rj45接口中采用普通的没有rj45surge防护器件tvs,从而在不增加成本的基础上完成对链路的surge防护。

在第一rj45接口中保留静电防护器件esd,当静电放电时,通过静电防护器件将静电能量进行防护,使机器芯片得到保护,而在第三rj45接口中保留导电泡棉与emi弹片,在静电放电发生时,通过rj45本身的金属地以及rj45上面的emi弹片,将静电能量泄放到大地中,从而达到了服务器网口静电防护的作用,使服务器性能得到了保证。

而将带有辐射发射保护器件的共模电感加入到第二rj45接口和第三rj45接口之间的小板上,从而起到保护整个链路辐射发射的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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