无线网络的应用越来越广泛，尤其是在工业领域。在许多应用程序中，有些情况需要更可靠和安全的通信。可以使用具有高效调制和编码技术的智能传感器和仪器来建立工业无线传感器网络。此类网络传播特性好，带宽低，但目前开发的产品大多局限于1Mbit/s以下的低数据量传输场景。
无线数据传输本质上不如有线网络可靠。因此，尤其是在工业环境中，有时有线网络是唯一可行的解决方案。
有线以太网
与无线网络类似，有线网络在终端之间传输数据帧。
目前，通信速率为-TX（100 Mbit/s 快速以太网）、千兆以太网（1 Gbit/s）、10 以太网（10 Gbit/s）和100G 以太网（100 Gbit/s）。对于大多数应用，千兆以太网可以在常规网络电缆（例如 CAT5e 和 CAT6 电缆）上正常工作。这些电缆符合 -T 标准，IEEE 802.3ab。
千兆以太网接口符合 802.3ab-1999 (CL40) 标准工业无线，需要四对或四通道。因此，代码传输速率为每通道 125 兆位 (MBd)，带宽为 62.5 MHz（每个代码 2 位数据）。-T（千兆以太网）差分信号通常为 750 mV，100Ω 负载的限制为 820 mV > > 670 mV。
千兆以太网前端
典型的以太网前端使用RJ45接口，可用于全双工传输。这是可能的，因为连接器包含两对信号线，每个方向一对（差分电压）。IEEE 标准要求 RJ45 使用变压器进行电流隔离。变压器保护设备免受高线电压或设备之间的电位差造成的损坏。千兆以太网接口电路图如图1所示。
图 1：千兆以太网接口的基本电路，由四个通道组成
千兆以太网接口分立电路
网络变压器（LAN变压器）是设备连接网线的接口。设备和电缆之间的变压器可以提供必要的隔离，同时匹配阻抗和实现差分。此外，变压器还保护设备免受瞬态干扰并抑制设备内部、外部电缆和设备之间的共模信号，而不影响信号收发性能，并且必须能够实现 1 Gbit/s 的数据传输速率。此外，一些设备还需要满足匹配和电磁兼容（EMC）测试。
图 2 显示了使用分立元件的千兆以太网接口电路图。局域网变压器在电子设备和网络电缆之间提供直流隔离。初级侧绕组的中心抽头是“Bob Smith”匹配的：每对连接到一个 75 Ω 电阻到“星点”，然后通过两个并联的 100pF/2kV 电容器连接到底盘接地。X3模块中集成了共模电感，可以抑制长网线电容或电感耦合耦合的噪声，这些共模干扰可能会影响通信。
图2：千兆以太网接口分立电路，X3模块包含变压器和共模电感
图3为以太网接口区四层PCB板的布局。金属外壳接地与四层所有PHY侧GND隔离，因此金属外壳的接地平面不会与其他层的GND平面重叠，最大限度地减少电容耦合。接地层通过 4 mm 网格上的过孔连接。网口差分信号参考地平面，阻抗100Ω，差分线宽0.154mm，间距0.125mm。RJ45 连接器位于 PCB 的边缘，确保与金属外壳的低阻抗连接。
顶部 VCC 层
底层
图3：以太网接口区PCB四层走线
将 X3 变压器模块放置在靠近的位置工业无线，以最大限度地减少耦合或长走线干扰。与初级侧一样，变压器的次级侧信号也需要参考接地层并保持 100 Ω 差分阻抗。为避免寄生电感引起的压降，TVS 阵列必须直接连接到信号和 GND。
电磁兼容认证
在电磁兼容性（EMC）方面，该板符合多媒体设备的抗扰度（-6-2）和无线电干扰发射B类标准。千兆以太网接口电路和布线需要考虑射频设计、依赖于产品整体系统的接地方式以及正确的元器件选择。更多信息可以在 Würth notes 中找到，网址为 []。
关于作者
亨氏工程学博士
Würth 技术应用独立顾问和技术学院 EMC 领域讲师。同时，亨氏是公认的EMC专家。他撰写了许多技术论文和书籍，并在多所大学、IHK 和许多研讨会上发表演讲。
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● WIFI标准.11b/g/n无线标准
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