提供車(chē)載資通訊系統(tǒng)結(jié)合5G技術(shù)！專(zhuān)業(yè)ESD對(duì)策打造高可靠度車(chē)聯(lián)網(wǎng)

AMAZINGIC晶焱科技提供車(chē)載資通訊系統(tǒng)結(jié)合5G技術(shù)！專(zhuān)業(yè)ESD對(duì)策打造高可靠度車(chē)聯(lián)網(wǎng)，由KOYUELEC光與電子0755-82574660，82542001提供原廠技術(shù)支持和方案應(yīng)用。

車(chē)載資通訊系統(tǒng)是整個(gè)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的連線(xiàn)終端，提供車(chē)內(nèi)各式資訊、并擔(dān)任對(duì)外通訊的管道。 2020年，3GPP將5G NR V2X（5G New-Radio Vehicle to everything）納入標(biāo)準(zhǔn)后[1]，其在車(chē)載資通訊系統(tǒng)中的采用率逐年提升，此創(chuàng)新技術(shù)具有低延遲時(shí)間、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)，將主導(dǎo)未來(lái)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。 5G NR V2X的實(shí)施需要更多的天線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)通訊，包括在車(chē)輛之間進(jìn)行直接通訊（V2V）、與基礎(chǔ)交通設(shè)施連接（V2I）以及與行人進(jìn)行通訊（V2P）；5G NR V2X天線(xiàn)能夠即時(shí)地接收資訊，讓車(chē)輛馬上針對(duì)周遭路況做出反應(yīng)，此優(yōu)勢(shì)將大幅降低自動(dòng)駕駛事故的發(fā)生率，達(dá)成真正的智慧交通。

天線(xiàn)中的ESD事件

然而，若5G NR V2X天線(xiàn)遇上ESD（Electrostatic Discharge）事件，智慧交通可能就一點(diǎn)也不「智慧」了。 ESD可能導(dǎo)致天線(xiàn)模組被干擾、訊號(hào)衰減、通訊中斷或降低數(shù)據(jù)傳輸速率，甚至使天線(xiàn)模組完全故障，從而影響車(chē)聯(lián)網(wǎng)的安全性與效率。

天線(xiàn)本身是金屬材料制成，當(dāng)然不太可能會(huì)被ESD打壞，但當(dāng)ESD的能量過(guò)大時(shí)，可能會(huì)對(duì)「天線(xiàn)模組中的RFIC」造成影響。某些RFIC就對(duì)ESD相當(dāng)敏感；應(yīng)用在5G毫米波頻段之RFIC，會(huì)采用應(yīng)用頻率較廣的GaAs場(chǎng)效電晶體（GaAs Field-Effect Transistor），比起以矽為原料做成的電晶體， GaAs場(chǎng)效電晶體對(duì)于ESD的耐受度較差[2]。由此可知RF制程IC相對(duì)于一般類(lèi)比IC更容易遭受ESD能量的破壞，而在天線(xiàn)的RFIC部件當(dāng)中，就屬收發(fā)器為最關(guān)鍵，若是被ESD損毀，可能造成電路功能異常，導(dǎo)致天線(xiàn)失效。

天線(xiàn)的靜電保護(hù)方案

為了使天線(xiàn)模組中的元件免于ESD破壞，晶焱科技開(kāi)發(fā)了可以使用于5G天線(xiàn)的TVS（Transient Voltage Suppressor）AZ9924-01F、AZ9817-01F、AZ9568-01F、AZ9565-01F。放置于天線(xiàn)的TVS須符合特定條件；（1）工作電壓：如圖一所示，在設(shè)計(jì)上須選擇恰當(dāng)工作電壓之TVS，以確保接收器能接收到完整功率的訊號(hào)，使其峰值電壓不受TVS鉗制所影響；表一中TVS之工作電壓分別為 24 V/ 17 V/ 8 V/ 5 V，可依天線(xiàn)之發(fā)射功率來(lái)做工作電壓的挑選。另外應(yīng)用于天線(xiàn)的TVS元件須為雙向，原因同上；（2）寄生電容：TVS的寄生電容會(huì)導(dǎo)致天線(xiàn)諧振頻率的損失與變化[3]，AZ9568-01F之寄生電容低至0.4 pF，同時(shí)也能減少造成阻抗不匹配、導(dǎo)致訊號(hào)失真的影響。

AZ9568-01F 通過(guò)AEC-Q101可靠度驗(yàn)證，可放心使用在車(chē)載應(yīng)用上。另外，其IEC 61000-4-2 ESD耐受度高達(dá)30 kV，于8 kV ESD下鉗制電壓為20 V，能在不影響天線(xiàn)運(yùn)作的情況中提供最好的保護(hù)。

圖一、TVS應(yīng)用在天線(xiàn)時(shí)的I-V曲線(xiàn)。

表一、天線(xiàn)的ESD保護(hù)元件列表。

在車(chē)聯(lián)網(wǎng)實(shí)施全面的靜電防護(hù)措施相當(dāng)重要；車(chē)載資通訊系統(tǒng)身為車(chē)聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵角色，隨著自駕車(chē)技術(shù)興起，更是攸關(guān)安全性。天線(xiàn)模組為車(chē)載資通訊系統(tǒng)向外溝通的橋梁，本文記載天線(xiàn)模組的靜電保護(hù)解決方案，以提供車(chē)載資通訊系統(tǒng)關(guān)鍵部件更完善的防護(hù)。

審核編輯 黃宇