用于汽車千兆以太網(wǎng)的連接系統(tǒng)

用于汽車千兆以太網(wǎng)的連接系統(tǒng)

由于對汽車通信系統(tǒng)的要求不斷提高，因此未來車載網(wǎng)絡(luò)將采用傳輸速率達(dá)到1Gbit/s的千兆以太網(wǎng)。為實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)較高的傳輸速率，需要采用通信電纜，而這些通信電纜產(chǎn)生的線束成本在影響汽車成本的因素中占到了第3位。因而，成本較低的非屏蔽雙絞線成為了汽車行業(yè)中最具前景的通信電纜。在應(yīng)用非屏蔽雙絞線時，需要利用連接器實現(xiàn)雙絞線之間的連接。采用連接器，從物理學(xué)意義角度意味著中斷了信號的傳送路徑，可能導(dǎo)致信號失真或數(shù)據(jù)中的信息錯誤。因而，需要設(shè)計與非屏蔽雙絞線電子特點相匹配的連接器。對此，研究了一種無屏蔽雙絞線，以適用于汽車千兆以太網(wǎng)的連接系統(tǒng)。

在構(gòu)建千兆以太網(wǎng)的連接系統(tǒng)前，需要對無屏蔽雙絞線的信號完整性和電磁兼容性進(jìn)行分析。選定一段長15m、橫截面積0.23mm2的非屏蔽雙絞線，分別進(jìn)行125℃、20℃和-40℃下，1～600MHz傳輸信號的信號完整性試驗和電磁兼容性試驗。結(jié)果顯示，所有情況下信號完整性均可達(dá)到95%以上，且能有效防止電磁干擾。對連接器進(jìn)行設(shè)計，傳統(tǒng)8線連接器具有4個獨立的數(shù)據(jù)信道，其中2個信道交錯在連接器的內(nèi)部，這不僅使連接器保持恒定阻抗的能力降低，而且提高了兩條連接線間的輻射能量。因而在設(shè)計連接器時，考慮千兆以太網(wǎng)的傳輸速度，保留原本的4個獨立數(shù)據(jù)信道，將原本交錯的信道改為與插座平行傳送，實現(xiàn)全雙工通信，以此消除信道交錯產(chǎn)生的影響，并提高連接器的傳輸性能。除此之外，為減少替換汽車千兆以太網(wǎng)時需要替換組件的數(shù)量，并增加其可擴展性，對連接系統(tǒng)的設(shè)計采用模塊化的設(shè)計方法。依據(jù)該方法制造連接系統(tǒng)原型，并對原型進(jìn)行測試，結(jié)果顯示構(gòu)建的連接系統(tǒng)能夠滿足1Gbit/s的傳輸速度要求，且具有較高的魯棒性。同時，由于使用的是非屏蔽雙絞線，減輕了整車質(zhì)量，有利于改善燃油經(jīng)濟性。

Eric DiBiaso et al.SAE 2016-01-0078.

編譯：李臣