01汽車車載以太網(wǎng)的普及作為支持ADAS的設(shè)備，各種傳感器和攝像頭已被逐漸配置于汽車中。攝像頭數(shù)據(jù)傳輸通常使用LVDS等接口，而傳輸LiDAR等傳感器的數(shù)據(jù)時，采用車載以太網(wǎng)的案例則正逐漸增多。辦公用以太網(wǎng)采用了100Base-TX或1000Base-T標(biāo)準(zhǔn)，而用于汽車的以太網(wǎng)則規(guī)定使用100Base-T1或1000Base-T1標(biāo)準(zhǔn)。

02通過車載以太網(wǎng)傳輸信號

以太網(wǎng)等的車載接口采用了外部噪聲的影響較少或輻射較少的差動傳輸信號。外部噪聲通常會同時出現(xiàn)在兩條差動傳輸信號線上，對其差分沒有影響，因此差動傳輸信號線的抗外部噪聲能力較強(qiáng)。另外，成對的信號線相鄰，因此信號電流產(chǎn)生的磁場相互抵消，具有不易向外部輻射噪聲的優(yōu)點。

03車載以太網(wǎng)的噪聲問題

差動傳輸線雖然被認(rèn)為不易產(chǎn)生噪聲，但卻會由于各種因素而產(chǎn)生共模電流，從而引發(fā)噪聲問題。

04共模噪聲的產(chǎn)生因素

差動傳輸線的特點原本是不產(chǎn)生共模噪聲，但如果兩條線的信號存在偏斜（時間偏差）或振幅偏差，則兩條線的信號均衡將被打破，從而產(chǎn)生共模噪聲。

05車載以太網(wǎng)的靜噪措施

以太網(wǎng)的問題

用于以太網(wǎng)的電纜和HDMI、USB等的電纜之間有所區(qū)別。與成對信號線不同，HDMI或USB等的電纜中備有GND線，因此即使產(chǎn)生共模電流，也會通過GND線返回，從而使共模電流產(chǎn)生的磁場相互抵消，不易發(fā)生輻射。相反，以太網(wǎng)未配置GND線，因此共模電流通過對地雜散電容返回，從而具有易輻射的傾向。

HDMI、USB等的電纜

以太網(wǎng)的電纜

車載以太網(wǎng)等的差動傳輸靜噪措施中，共模扼流圈（CMCC）較為有效。共模扼流圈將兩條線以相反方向纏繞在同一卷芯部上，對于差模電流，兩條線產(chǎn)生的磁通相互抵消，因此不影響差動電流，而對于共模電流，兩條線產(chǎn)生的磁通則相互加強(qiáng)，所以可用作電感器。因此，共模扼流圈可在不影響差動信號的基礎(chǔ)上有效降低共模噪聲。

06用于車載以太網(wǎng)的CMCC的注意事項

在車載以太網(wǎng)方面，CMCC的均衡也很重要。如果構(gòu)成CMCC的兩條線的線路長度和繞線方式出現(xiàn)偏差，電流均衡將被打破，模式將發(fā)生轉(zhuǎn)換，從而可能產(chǎn)生共模噪聲。因此，應(yīng)選用兩條線采用了均衡設(shè)計的CMCC。

作為最適合1000Base-T1靜噪的CMCC，DLW32MH101XT2已被作為產(chǎn)品開發(fā)。該產(chǎn)品具有適用于1000Base-T1的阻抗值，并采用了不易發(fā)生模式轉(zhuǎn)換的均衡設(shè)計。

DLW32MH101XT2的傳輸特性

07傳導(dǎo)發(fā)射對策

傳導(dǎo)發(fā)射測量條件

村田使用1000Base-T1 EMC評估板進(jìn)行了傳導(dǎo)發(fā)射測量（150Ω法）。

不同CMCC的降噪效果比較

從1000Base-T1 EMC評估板的信號線中提取共模噪聲，用EMI接收機(jī)進(jìn)行測量。

此次通過更換CMCC進(jìn)行了噪聲比較。

減少傳導(dǎo)發(fā)射時所使用的CMCC

用于評估的CMCC使用了1000Base-T1用產(chǎn)品DLW32MH101XT2，比較對象使用了100Base-T1用產(chǎn)品DLW43MH201XK2，CAN使用了產(chǎn)品DLW32SH101XK2。

傳導(dǎo)發(fā)射測量結(jié)果

傳導(dǎo)發(fā)射測量結(jié)果顯示，1000Base-T1用產(chǎn)品DLW32MH101XT2的噪聲抑制效果最為明顯，且滿足限值要求。而DLW43MH201XK2、DLW32SH101XK2則未能在滿足限值要求之前抑制噪聲。

噪聲產(chǎn)生機(jī)制

噪聲抑制效果因CMCC而不同的原因，可能是受到CMCC模式轉(zhuǎn)換特性Ssd12的影響。Ssd12值較高時，輸入的差模信號轉(zhuǎn)換為共模噪聲的比例將增加，從而導(dǎo)致噪聲水平增高。

降噪要點

Scc21在低頻段抑制共模噪聲的程度、Ssd12的模式轉(zhuǎn)換特性在高頻段減少共模轉(zhuǎn)換量的程度，將可能影響傳導(dǎo)發(fā)射測量結(jié)果。

評估板設(shè)計的注意事項

通過評估CMCC，村田了解了進(jìn)行評估時評估板設(shè)計的注意事項。

將用于1000Base-T1的同一CMCC樣品貼裝到相同條件的評估板后，結(jié)果顯示二者噪聲水平有所不同，其中一個評估板變?yōu)镹G狀態(tài)。

※即使是相同的CMCC樣品，也可能因評估板狀態(tài)而出現(xiàn)NG的情況。

通過對評估板的傳輸線路特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)CMCC輸出端的模式轉(zhuǎn)換特性有所不同，評估板#2的值較高。

傳導(dǎo)噪聲水平因評估板而異的原因在于，通過CMCC后的差模信號在評估板上轉(zhuǎn)換成了共模噪聲。

引發(fā)模式轉(zhuǎn)換的因素可能包括CMCC輸出端的電阻、電容器和電路板引線等，因其特性偏差而導(dǎo)致了不均衡現(xiàn)象的發(fā)生。

因此，對于CMCC以外的部分也應(yīng)注意保持各條線的特性均衡。

100Base-T1的傳導(dǎo)發(fā)射

對100Base-T1進(jìn)行了相同的傳導(dǎo)發(fā)射測量后，發(fā)現(xiàn)用于CAN的DLW32SH101XK2超出限值，而100Base-T1用產(chǎn)品DLW43MH201XK2則能充分有效地抑制噪聲且滿足限值要求。

100Base-T1與1000Base-T1的區(qū)別

100Base-T1與1000Base-T1的差模信號所含頻率成分不同，所以所需模式轉(zhuǎn)換特性也不同。因此，應(yīng)選用按各自標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的CMCC。

08抗擾度（DPI）試驗對策

村田使用與傳導(dǎo)發(fā)射相同的1000Base-T1 EMC評估板進(jìn)行了DPI（Direct Power Injection）試驗。

從外部向1000Base-T1 EMC評估板的信號線注入共模噪聲，在控制PC中確認(rèn)了是否發(fā)生通信錯誤。

與傳導(dǎo)發(fā)射相同，該試驗使用了用于1000Base-T1的CMCC，即DLW32MH101XT2、用于100Base-T1的DLW43MH201XK2，以及用于CAN的DLW32SH101XK2進(jìn)行了評估。

1000Base-T1的DPI試驗結(jié)果

在2MHz以下的低頻段中，雖然電平會因CMCC不同而產(chǎn)生差異，但除此之外的其他表現(xiàn)并無差異，滿足了所有限值。

1000Base-T1的DPI試驗結(jié)果

在2MHz以下頻段，因CMCC而出現(xiàn)的不同可能取決于Scc21因素。因模式轉(zhuǎn)換特性而產(chǎn)生的差異并未影響DPI試驗。

09抗擾度（DPI）試驗對策的要點

100Base-T1的DPI試驗結(jié)果

繼1000Base-T1之后，在100Base-T1下進(jìn)行的DPI試驗結(jié)果顯示，用于100Base-T1的CMCC滿足限值要求，而使用用于CAN的CMCC時，不僅在1MHz以下低頻段的表現(xiàn)遜色于用于100Base-T1的CMCC，且在8～60MHz范圍內(nèi)還低于限值，結(jié)果為NG。

在2MHz以下頻段的不同可能取決于Scc21因素。此外，在8～60MHz頻段的不同則可能取決于模式轉(zhuǎn)換特性。

噪聲侵入機(jī)制

在100Base-T1下，CMCC的模式轉(zhuǎn)換特性對試驗結(jié)果產(chǎn)生了影響，其原因可能在于從外部注入的共模噪聲轉(zhuǎn)換為差模噪聲，使信號波形失真，進(jìn)而引發(fā)通信錯誤。

評估板設(shè)計的注意事項

與傳導(dǎo)發(fā)射相同，除CMCC以外，因評估板上不均衡的設(shè)計而發(fā)生的模式轉(zhuǎn)換也會產(chǎn)生影響，因此進(jìn)行評估板設(shè)計時需要加以注意。

10總結(jié)

車載以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)1000Base-T1要求用于靜噪的CMCC需具有高性能，而模式轉(zhuǎn)換特性則尤其重要。

評估傳導(dǎo)發(fā)射時，需要準(zhǔn)備滿足1000Base-T1的要求值且具有模式轉(zhuǎn)換特性的CMCC，以達(dá)到抑制噪聲的目的。用于CAN或100Base-T1的CMCC無法滿足限值要求。

即便使用用于1000Base-T1的CMCC，也有可能因電路板的設(shè)計或要貼裝的元件的偏差而使模式轉(zhuǎn)換特性的性能降低、噪聲增加，因此設(shè)計時需要加以注意。

抗擾度試驗，即DPI試驗對CMCC性能的要求比傳導(dǎo)發(fā)射試驗低，但由于抗噪性因PHY而異，因此建議選擇模式轉(zhuǎn)換特性較低的CMCC。

本文中介紹的用于車載以太網(wǎng)的CMCC
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