POC電感在車載數(shù)字高清攝像頭的應(yīng)用

一前言

隨著汽車智能化、電子化的推進，無人駕駛已經(jīng)是未來汽車發(fā)展的必然趨勢。素有“智能駕駛的眼睛”之稱的車載攝像頭，是自動駕駛系統(tǒng)感知層的核心部件。目前自動駕駛L2等級搭載的攝像頭數(shù)量在5-8 顆，L3等級能到8 顆以上。POC同軸線纜傳輸作為一種新型傳輸方式，在車載攝像頭上具有廣泛應(yīng)用。

圖1 自動駕駛等級圖

圖2 車載攝像頭空間預(yù)測

二POC是什么

POC(Power Over Coaxial)是一種基于同軸線纜中形成影像傳輸、控制信號、電源疊加的技術(shù)。在同軸電纜中傳輸高清視頻信號同時也傳輸電源，即把高清影像、控制信號與供電電源復(fù)合在一起，在一根同軸線上傳輸。

三POC電路分析

圖3 POC電路

電路設(shè)計原則：

POC電路由多個電感構(gòu)成，用于創(chuàng)建一個寬頻帶濾波器，該頻帶覆蓋GMSL/FPD-LINK III的正向和反向通道使用的全部頻譜，因為單個傳統(tǒng)電感不能創(chuàng)建出足夠大的頻帶，因此POC專用電感的出現(xiàn)可以解決這個難點。圖3為POC典型電路，其中的TLPAI3225Series為韜略科技研發(fā)的POC專用寬頻電感，其在低頻時有很低阻抗，可以使DC直流電源順利通過，在高頻1MHz~1GHz時有大于1KΩ的阻抗，能阻隔正向通道(攝像頭采集的數(shù)據(jù)信號)及反向通道(控制信號)數(shù)據(jù)的通過，防止攝像頭采集的信號泄露到直流電源端。高速信號通道采用100nF電容耦合到串行/解串芯片，因此要求電容的耦合帶寬在要求的頻率區(qū)間內(nèi)具有足夠低的阻抗，使得高速信號順利通過。

圖4 POC電路通道的信號流向

如圖4為POC通道的信號流向說明，其中正向通道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是攝像頭采集的視頻信號，數(shù)據(jù)的速率超過500MBps(最高能到6Gbps)，反向通道傳輸為1~10MHz的控制信號。注：不同型號的串行解串器芯片，傳輸速率會有所不同，需參考對應(yīng)的芯片規(guī)格書。

圖5 PoC電路阻抗特性曲線圖

圖5為某款串行器要求的頻率阻抗特性曲線圖，可以看出在低頻時可以讓DC直流電源在一個低阻抗?fàn)顟B(tài)上傳輸，并且在高頻時要確保通信頻帶的阻抗高于1kΩ，確保正向通道和反向通道的信號無丟失。其中4~6MHz為反向通道(控制信號)，70~700MHz為正向通道(視頻信號)。

四POC電感參數(shù)對比和測試

1. 傳統(tǒng)電感和POC電感結(jié)構(gòu)對比

圖6 傳統(tǒng)電感和POC電感的結(jié)構(gòu)圖

如圖6所示，第一個側(cè)視圖是傳統(tǒng)電感的多層線圈結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)串聯(lián)、并聯(lián)方向的線圈都會產(chǎn)生線間電容，所以寄生電容變大，從而電感自諧振頻率變小。而第二個側(cè)視圖是POC專用電感為單層線圈結(jié)構(gòu)，僅在串聯(lián)方向產(chǎn)生線間電容，所以能抑制寄生電容，因此POC寬頻電感具有更高自諧振頻和更寬頻率帶寬。

圖7 傳統(tǒng)電感和POC電感的頻率特性阻抗曲線對比

如圖7所示，同樣的感量、封裝相近的普通電感和POC專用電感的頻率特性阻抗曲線對比，普通電感的1KΩ阻抗帶寬為23.024MHz，諧振頻率為14.579MHz。POC專用電感的1KΩ阻抗帶寬為1.193GHz，諧振頻率為117.732MHz?？梢钥闯鯬OC專用電感相比于傳統(tǒng)電感在濾波帶寬、諧振頻率上具有明顯優(yōu)勢。

2. 不同參數(shù)的POC電感的對比

圖8 韜略POC電感參數(shù)對比圖

圖9 不同感量的POC電感的頻率特性阻抗曲線對比圖

如圖9所示，對比感量分別為10uH/22uH/47uHPOC專用電感的頻率阻抗特性，結(jié)果如下：10uH感量的1KΩ阻抗帶寬為942.765MHz，諧振頻率為174.945MHz、22uH感量的1KΩ阻抗帶寬為1.208GHz，諧振頻率為115.511MHz、47uH感量的1KΩ阻抗帶寬為1.001GHz，諧振頻率為85.372MHz。

圖10 不同感量的POC電感的S參數(shù)對比圖

從上圖10可以看出10uH、22uH、47uH的感量的POC電感的S11參數(shù)接近于0dB，對于信號的反射接近100%，達到了很好的隔離效果。S21的參數(shù)10uH感量的插入損耗在192.922MHz時達到41dB的損耗、22uH感量的插入損耗在85.372MHz時達到47dB的損耗、47uH感量的插入損耗在105.198MHz時達到48dB的損耗。

3. 韜略科技與其他品牌POC專用電感的參數(shù)對比

圖11 頻率特性阻抗曲線對比圖

對比結(jié)果：

圖12 S參數(shù)對比

如圖12所示，使用同樣大小的封裝、感量、其他條件相同情況下做S參數(shù)的對比，從圖12可以看出S11曲線基本重疊，數(shù)據(jù)差異不大。S21的參數(shù)對比結(jié)果：韜略科技POC專用電感相對TDK、線藝具有更寬的頻率帶寬、更低的插入損耗。

4. 應(yīng)用案例

圖13 整改測試數(shù)據(jù)

上圖13是POC電感和傳統(tǒng)電感在DMS的測試對比數(shù)據(jù)，可以看出使用傳統(tǒng)的電感濾波和POC電感濾波效果差異很大，POC電感在高頻的濾波效果更好。

五總結(jié)

隨著自動駕駛的不斷普及，車載數(shù)字高清攝像頭的應(yīng)用將越來越廣泛，POC電路的需求相應(yīng)的也在快速增加。綜合上訴對比測試情況，我司迎合自動駕駛這大趨勢研發(fā)的POC電感，能完美兼容數(shù)字高清攝像頭高帶寬、高傳輸速率及高阻抗的要求。 重磅福利：為了更好地匹配客戶機器特性，我司會免費提供高頻網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀供客戶測試POC傳輸?shù)男盘柾暾?，歡迎各位工程師前來尋樣及測試。

原文標(biāo)題：曲線

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審核編輯：湯梓紅