隨著汽車智能網(wǎng)聯(lián)的到來(lái)，娛樂系統(tǒng)和高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的數(shù)據(jù)傳輸也越來(lái)越重要，汽車以太網(wǎng)的出現(xiàn)，承載了我們對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝枨蟆?/p>

大家好！汽車以太網(wǎng)系列已經(jīng)來(lái)到了第五期，經(jīng)過(guò)了前四期的介紹，相信大家已經(jīng)對(duì)汽車以太網(wǎng)有了初步的了解，本期將在傳輸通道硬件方面進(jìn)行探討。閑話少敘，讓我們進(jìn)入今天的文章吧。

關(guān)于傳輸通道硬件的選擇，除了各供應(yīng)商之間的商業(yè)爭(zhēng)奪外，對(duì)非屏蔽與屏蔽兩者的選擇也一直是使用者疑惑和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。所有疑惑和爭(zhēng)論的來(lái)源在于BroadR-Reach中關(guān)于傳輸鏈路的說(shuō)明，“The one pair UTP cable”（單對(duì)非屏蔽的雙絞線），可支持每條鏈路同時(shí)滿足100Mbps傳輸。

我認(rèn)同在100Mbps“無(wú)電磁干擾環(huán)境下”的“穩(wěn)定”傳輸中，非屏蔽系統(tǒng)可以勝任這樣的工作。但我們也在實(shí)際的通道傳輸研究中發(fā)現(xiàn)了一些現(xiàn)象，希望引起讀者的注意與思考。首先就SI（信號(hào)完整性）方面來(lái)說(shuō)，即便是非屏蔽線纜拓?fù)?，也存在多種形式。其中常見的兩種是裸露無(wú)絕緣外被的非屏蔽雙絞線對(duì)和帶有一體緊固絕緣外被的非屏蔽雙絞線，如圖2所示。

用這兩種形式分別去匹配系統(tǒng)，傳輸會(huì)產(chǎn)生不同的效果：1. 無(wú)一體絕緣外被雙絞線在整車裝配時(shí)可能由于工人誤操作發(fā)生退絞情形，一旦發(fā)生，會(huì)嚴(yán)重影響整體特性阻抗。2. 對(duì)于不同的使用環(huán)境，我們模擬了兩種情形。

1） 先是僅把手放在線纜上（僅觸碰），對(duì)于無(wú)一體絕緣外被的線纜來(lái)說(shuō)，由于了改變兩根線纜間的介電常數(shù)，在觸碰后，通道的特性阻抗發(fā)生明顯較大波動(dòng)，甚至超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)（TC2）要求。

2） 我們又嘗試更惡劣的條件，把線纜放于水中，模擬高度潮濕的環(huán)境，無(wú)一體絕緣外被通道特性阻抗超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值相較之前更大。而兩次實(shí)驗(yàn)中，帶有一體式外被的線纜特性阻抗始終較穩(wěn)定。討論以上情況的原因是，包括BroadR-Reach在內(nèi)的各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于線纜的具體狀態(tài)沒有提及，很多廠商出于成本考量，更傾向選擇無(wú)一體外被的非屏蔽雙絞線，那么在實(shí)際使用過(guò)程中，由于環(huán)境的變化，信號(hào)就存在出現(xiàn)較大反射的可能性。再者，對(duì)于通道EMC情況，即標(biāo)準(zhǔn)中提及的WCC包含ES（Environmental System）的測(cè)試情景，也有以下現(xiàn)象需要注意。

1. 該現(xiàn)象于TC9中提到，在測(cè)試非屏蔽線纜串?dāng)_時(shí)，如果從線纜沿徑向剖開界面處觀察，兩對(duì)絞線如圖3（b）放置時(shí)（絞線對(duì)所在平面互相垂直），產(chǎn)生的串?dāng)_值此時(shí)會(huì)是該布置情境下的最小情況；如果如圖3（c）放置（絞線對(duì)所在平面互相平行），產(chǎn)生的串?dāng)_值此時(shí)會(huì)是該布置情境下的最大情況。

而且請(qǐng)注意的是，對(duì)于非屏蔽雙絞線，在實(shí)際應(yīng)用中，由于前情說(shuō)到的使用了帶一體式絕緣外被，又無(wú)法真正剖開線纜觀察，布置捆扎的情況是隨機(jī)的，就有可能出現(xiàn)同一情境下，由于兩導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)相對(duì)位置的變化，造成實(shí)際傳輸效果不同的情況。

2. 該現(xiàn)象未在任何標(biāo)準(zhǔn)中被提及。在汽車線束布局中，多股線束一同捆扎非常常見。當(dāng)至少兩股非屏蔽雙絞線被捆扎在一起時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)如果兩股線纜絞合處恰好正對(duì)，即絞線類似“張開的眼睛”恰好正對(duì)時(shí)，如圖4（b）所示，（此圖為了說(shuō)明情況未畫絕緣外被，實(shí)際線纜帶有一體絕緣外被），實(shí)測(cè)的外來(lái)遠(yuǎn)端串?dāng)_值會(huì)達(dá)到最大；如果兩股絞線絞合處恰好錯(cuò)開，即如圖4（c）時(shí)（此圖為了說(shuō)明情況未畫絕緣外被，實(shí)際線纜帶有一體絕緣外被），實(shí)測(cè)的外來(lái)遠(yuǎn)端串?dāng)_值在相同情境下又降到最小。

但由于實(shí)際狀態(tài)下，使用的是帶一體式絕緣外被的非屏蔽線纜，無(wú)法判斷縱向絞合處的相對(duì)位置，會(huì)出現(xiàn)相同情境下，不同傳輸效果的情況。

3. 該現(xiàn)象未在任何標(biāo)準(zhǔn)中被提及。由于使用了非屏蔽的連接系統(tǒng)，我們可以認(rèn)為常規(guī)的參照平面應(yīng)為地面或距連接系統(tǒng)最近的金屬平面。汽車以太網(wǎng)對(duì)于非屏蔽鏈路允許最長(zhǎng)15m，且最多有4對(duì)inline連接器的連接形式。以一般地面為例，非屏蔽連接器在實(shí)際布置中，極有可能出現(xiàn)，同一差分通道的兩根信號(hào)鏈路構(gòu)成的平面垂直于地面的情況（如圖5所示）。

如果其中兩對(duì)inline按照如圖6（a）的情況布置，即inline1的1號(hào)pin在下，2號(hào)pin在上，此時(shí)1號(hào)pin距離地面較近；inline2的1號(hào)pin在上，2號(hào)pin在下，此時(shí)2號(hào)pin距離地面較近。則宏觀上整個(gè)inline1與inline2組合對(duì)于地面來(lái)說(shuō)，1號(hào)pin和2號(hào)pin兩條線路距地面是等距的。如果其中兩對(duì)inline按照?qǐng)D6（b）的情況布置，從inline1到inline2始終是1號(hào)pin在下，2號(hào)pin在上，則宏觀上整個(gè)inline1與inline2組合對(duì)于地面來(lái)說(shuō)，1號(hào)pin距離地面更近，2號(hào)pin距離地面更遠(yuǎn)，整個(gè)非屏蔽系統(tǒng)的平衡性就被破壞，實(shí)測(cè)LCL和LCTL參數(shù)變差，差模信號(hào)向共模信號(hào)轉(zhuǎn)換，傳輸效果變差。

實(shí)際情況中，最多有4對(duì)inline疊加，這種影響會(huì)更被放大。即便優(yōu)化如小體積的羅森伯格汽車以太網(wǎng)連接器非屏蔽的MTD，兩pin中心距僅1.5mm，這種現(xiàn)象也會(huì)發(fā)生。

以上僅是部分在使用非屏蔽鏈路時(shí)，系統(tǒng)自身由于拓?fù)浞绞降淖兓?，?huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象。如果非屏蔽系統(tǒng)靠近高頻干擾信號(hào)源，如火花塞，電機(jī)等，則所受的影響會(huì)更大。

原文標(biāo)題：《陪你做車載》系列丨羅森伯格與你暢聊汽車以太網(wǎng)（五）

文章出處：【微信公眾號(hào)：e星球】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

責(zé)任編輯：haq