Physical-Layer und EMV-Analyse eines HDBaseT-Systems im automobilen Umfeld

Konferenz: AmE 2016 – Automotive meets Electronics - 7. GMM-Fachtagung
01.03.2016 - 02.03.2016 in Dortmund, Deutschland

Tagungsband: AmE 2016 – Automotive meets Electronics

Seiten: 5Sprache: DeutschTyp: PDF

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Autoren:
Rösch, Tobias; Spägele, Matthias; Leier, Helmut (Daimler AG, 89081 Ulm, Deutschland)
Münzner, Roland (Hochschule Ulm, Institut für Kommunikationstechnik, 89075 Ulm, Deutschland)

Inhalt:
Der Wunsch nach mehr Komfort und Sicherheit führt seit Jahren zu einem stetigen Zuwachs an elektronischen Komponenten im Fahrzeug. Um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden, sind schnelle und hochbitratige Übertragungssysteme im Fahrzeug erforderlich. Ein solches System ist zum Beispiel HDBaseT (HDBT), mit dem periphere Komponenten mit sehr hohen Datenraten in Echtzeit vernetzt werden können. Ursprünglich für den Consumer Markt entwickelt, wird aktuell an einer speziellen Adaption des HDBaseT Systems für den Einsatz im Kraftfahrzeug gearbeitet. Dabei sollen bis zu 6 Gbit/s (differentiell und bidirektional) über eine ungeschirmte, verdrillte Zweidrahtleitung (UTPLeitung) übertragen werden. Der Einsatz eines schnellen Übertragungssystems mit bis zu 6 Gbit/s stellt im Fahrzeug eine große Herausforderung an die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) dar. Trotz des Einsatzes einer mehrstufigen Pulsamplitudenmodulation (PAM) ist die Symbolrate höher und das Signalspektrum ausgedehnter als beispielsweise bei 100BASE-T1. Intensive EMV- und Hochfrequenz-Studien zu 100BASE-T1 im Vorfeld seiner Einführung haben gezeigt, dass bereits im Frequenzbereich bis 100 MHz die durch Asymmetrien entstehende Modenkonversion (Umwandlung eines Teils des Nutzsignals in ein Gleichtaktsignal) der Übertragungsstrecke hauptsächlich für die Störaussendung des Systems verantwortlich ist. Der Grund für die Störaussendung liegt in der Abstrahlung des Gleichtaktsignals (erzeugt durch die Modenkonversion) durch die Datenleitung. Bei HDBT und der damit verbundenen höheren Übertragungsrate gilt es daher umso mehr, das Hauptaugenmerk auf die Modenkonversion zu legen. Der Beitrag umfasst die erstmalige Störaussendungsanalyse eines HDBT Systems (Consumer-Chip) und die EMV-Analyse des Physical-Layer Interface. Hierbei wird die Störaussendung des Gesamtsystems, der Datenleitung, wie auch der Versorgungsleitung betrachtet. Weiter wird der Einfluss verschiedener Datenleitungen, Gleichtaktdrosseln und Filterelemente analysiert und bewertet. Die Ergebnisse der Untersuchungen geben einen ersten Überblick über das EMV-Verhalten eines HDBT Systems. Die daraus resultierenden Erkenntnisse fließen in die Entwicklung eines automotive tauglichen HDBT Transceivers ein und geben wichtige Hinweise auf das Potential dieser innovativen Technologie.