車載網(wǎng)絡(luò)中噪音抑制的關(guān)鍵
發(fā)布日期:2023-11-13
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在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，現(xiàn)代汽車都配備了大量傳感器，如攝像頭、雷達(dá)、LiDAR等。車內(nèi)數(shù)據(jù)通信車載網(wǎng)絡(luò)正在向速度更快的汽車以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變。隨著數(shù)據(jù)速度的增長(zhǎng)，噪聲抑制在這些網(wǎng)絡(luò)中的重要性也提升了。
本期推文為大家介紹的是針對(duì)最新車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化的噪聲濾波器。
車載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
如今，汽車上都配有攝像頭、傳感器和雷達(dá)一系列等輔助駕駛電子設(shè)備。車載網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)傳輸這些設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)，并集成各種ECU（電子控制單元）。由于車載網(wǎng)絡(luò)的性能直接影響車輛安全，因此其是構(gòu)成汽車基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分。目前，車載網(wǎng)絡(luò)正在從當(dāng)下常見(jiàn)的CAN -BUS（控制器局域網(wǎng)總線）*1標(biāo)準(zhǔn)向通信速度更快的汽車以太網(wǎng)過(guò)渡*2。汽車以太網(wǎng)不僅可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，還有助于提升實(shí)時(shí)性能和強(qiáng)化安全性。
汽車配有各種ECU，如與動(dòng)力總成、信息娛樂(lè)系統(tǒng)和安全性相關(guān)的ECU，相互之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接。
車載網(wǎng)絡(luò)及噪聲抑制的關(guān)鍵性
隨著車載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸不斷向更高速和更大容量發(fā)展，噪聲問(wèn)題也逐漸變得不容忽視。噪聲是一種干擾數(shù)據(jù)通信的無(wú)用信號(hào)，可能會(huì)破壞數(shù)據(jù)，導(dǎo)致傳感器檢測(cè)錯(cuò)誤、傳輸延遲和各種電子設(shè)備故障。尤其是如今現(xiàn)代汽車充滿了電子設(shè)備，而噪聲引發(fā)的故障可能會(huì)嚴(yán)重影響汽車安全，因此噪聲抑制比以往任何時(shí)候都更加重要。
眾所周知，電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電磁波。然而，如果某個(gè)電子設(shè)備在運(yùn)行時(shí)既不干擾周圍設(shè)備，其自身也不受外部干擾源的影響，則表明該電子設(shè)備具有電磁兼容性(EMC)*3。噪聲濾波器就是實(shí)現(xiàn)電磁兼容性的典型元件。
顧名思義，噪聲濾波器可以消除網(wǎng)絡(luò)中不必要的信號(hào)(噪聲)，以保障數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量；另外還可以吸收或阻斷噪聲，從而確保數(shù)據(jù)通信準(zhǔn)確無(wú)誤。通過(guò)減少傳輸錯(cuò)誤，噪聲濾波器可以最大限度地提高具有先進(jìn)功能的汽車的性能。
CAN總線和汽車以太網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)采用差分信號(hào)傳輸法，該方法可以抵抗外部噪聲，但來(lái)自內(nèi)部電路的共模噪聲同樣會(huì)影響兩個(gè)方向的傳輸。雖然不同類型的噪聲都可能滲入通信線路，但共模濾波器專門(mén)用于有效消除共模噪聲，保障通信質(zhì)量。
為汽車網(wǎng)絡(luò)選擇合適的噪聲濾波器十分關(guān)鍵
噪聲濾波器必須適合相應(yīng)通信標(biāo)準(zhǔn)、頻率范圍和數(shù)據(jù)速率。要對(duì)汽車以太網(wǎng)和CAN -BUS進(jìn)行噪聲抑制的話，就需要具有不同特性的濾波器。即使決定采用共模濾波器，也要根據(jù)共模噪聲的消音頻率要求縮小選擇范圍。由于噪聲濾波器及其他電子元件出現(xiàn)故障會(huì)嚴(yán)重影響汽車安全，因此需要密切關(guān)注噪聲濾波器的使用壽命、耐用性和可靠性。
TDK的共模濾波器采用專有設(shè)計(jì)和繞線技術(shù)，其高性能廣受好評(píng)，在汽車應(yīng)用的共模濾波器領(lǐng)域占有較大市場(chǎng)份額。此外，我們還成功開(kāi)發(fā)了可兼容10BASE-T1S 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
近年來(lái)，隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展和電動(dòng)汽車的普及，人們對(duì)汽車噪聲控制的需求日益強(qiáng)烈，因此EMC技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)中的重要性也日趨顯著。在采用TDK的 ACT系列共模濾波器的車載網(wǎng)絡(luò)中，除了傳統(tǒng)CAN-BUS，汽車以太網(wǎng)等高速網(wǎng)絡(luò)也得到快速應(yīng)用，足以滿足高速、大容量通信的需求。
除了具備強(qiáng)大的噪聲抑制功能外，濾波器還要表現(xiàn)出良好的平衡特性，避免通信的信號(hào)受到不利影響。此外，汽車電氣化與多功能化也擴(kuò)大了共模濾波器在電源線中的應(yīng)用，TDK將持續(xù)拓展其共模濾波器產(chǎn)品系列，以滿足這一發(fā)展趨勢(shì)。車載噪聲抑制元件的市場(chǎng)預(yù)計(jì)還將繼續(xù)擴(kuò)大。TDK不僅將設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)元器件，還將提供全面的 EMC解決方案，包括提供評(píng)估服務(wù)和對(duì)策建議，從而為汽車行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
TDK 共模濾波器在汽車中的應(yīng)用
隨著車載網(wǎng)絡(luò)變得速度更快、更復(fù)雜性，由噪聲引發(fā)的挑戰(zhàn)比以往任何時(shí)候都更加嚴(yán)峻。幸運(yùn)的是，共模濾波器及其他噪聲濾波器有助于克服這一挑戰(zhàn)，并支持著車載網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)足發(fā)展。為車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境選擇合適的噪聲濾波器（多種標(biāo)準(zhǔn)可選）有助于進(jìn)一步提升汽車的安全性和性能。一個(gè)小小噪聲濾波器所蘊(yùn)藏的技術(shù)有望為整個(gè)汽車行業(yè)的發(fā)展提供巨大支持。
TDK擁有豐富的噪聲濾波器產(chǎn)品系列，包括可匹配CAN-FD和Flex-Ray等網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
術(shù)語(yǔ)解說(shuō)
*1 - CAN-BUS（CAN總線協(xié)議）：全稱控制器局域網(wǎng)總線 (Controller Area Network Bus)，是車載網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的串口通信協(xié)議。
*2 - 以太網(wǎng)：個(gè)人電腦和電子設(shè)備最常用的有線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。作為車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，也越來(lái)越受歡迎。
*3 - EMC：全稱電磁兼容性 (Electromagnetic Compatibility)，表示電子設(shè)備在噪聲方面的性能，具體分為 EMI（電磁干擾）和 EMS（電磁感應(yīng)強(qiáng)度），前者指設(shè)備本身發(fā)出的噪聲，后者指設(shè)備對(duì)外部噪聲的反應(yīng)。
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