用于汽车千兆以太网的连接系统

由于对汽车通信系统的要求不断提高，因此未来车载网络将采用传输速率达到1Gbit/s的千兆以太网。为实现千兆以太网较高的传输速率，需要采用通信电缆，而这些通信电缆产生的线束成本在影响汽车成本的因素中占到了第3位。因而，成本较低的非屏蔽双绞线成为了汽车行业中最具前景的通信电缆。在应用非屏蔽双绞线时，需要利用连接器实现双绞线之间的连接。采用连接器，从物理学意义角度意味着中断了信号的传送路径，可能导致信号失真或数据中的信息错误。因而，需要设计与非屏蔽双绞线电子特点相匹配的连接器。对此，研究了一种无屏蔽双绞线，以适用于汽车千兆以太网的连接系统。

在构建千兆以太网的连接系统前，需要对无屏蔽双绞线的信号完整性和电磁兼容性进行分析。选定一段长15m、横截面积0.23mm2的非屏蔽双绞线，分别进行125℃、20℃和-40℃下，1～600MHz传输信号的信号完整性试验和电磁兼容性试验。结果显示，所有情况下信号完整性均可达到95%以上，且能有效防止电磁干扰。对连接器进行设计，传统8线连接器具有4个独立的数据信道，其中2个信道交错在连接器的内部，这不仅使连接器保持恒定阻抗的能力降低，而且提高了两条连接线间的辐射能量。因而在设计连接器时，考虑千兆以太网的传输速度，保留原本的4个独立数据信道，将原本交错的信道改为与插座平行传送，实现全双工通信，以此消除信道交错产生的影响，并提高连接器的传输性能。除此之外，为减少替换汽车千兆以太网时需要替换组件的数量，并增加其可扩展性，对连接系统的设计采用模块化的设计方法。依据该方法制造连接系统原型，并对原型进行测试，结果显示构建的连接系统能够满足1Gbit/s的传输速度要求，且具有较高的鲁棒性。同时，由于使用的是非屏蔽双绞线，减轻了整车质量，有利于改善燃油经济性。

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

编译：李臣