Murata 1000Base-T1 ADAS噪声抑制措施

通过汽车以太网进行信号传输

以太网和其他汽车接口利用差分传输信号，可最大限度地减少干扰，抑制外部噪声的影响。由于外部噪声通常以相同的方式进入两个差分传输信号线路，因此不会影响它们的差异，而且这些线路耐受外部噪声的性能较强。另一个优势是：由于线对中的信号线路相邻，因此消除了信号电流产生的任何磁场。因此，很难在外部发出噪声。

汽车以太网中的噪声问题

在差分传输线路中（不易产生噪声），当由于各种因素产生共模电流时，仍然会出现噪声问题。

共模噪声因素

差分传输线路的的特性之一是通常不会产生共模噪声。但是，如果两条线路之间的信号出现偏移（时间差异）或幅度差异，则两条线路之间的信号就会失去平衡。因此，将产生共模噪声。

汽车以太网噪声抑制

以太网问题
以太网使用的电缆与HDMI、USB和其他标准使用的电缆之间存在差异。

HDMI、USB和类似电缆具有由信号线路和单独的接地线路组成的线对。因此，即使是共模电流流动，该电流也会经过接地线路并返回。因此，共模电流产生的磁场被消除，往往不会发生噪声干扰。

相反，以太网电缆没有接地线路。因此，共模电流返回的途径是通过杂散电容的接地线，往往更容易产生噪声干扰。

共模扼流线圈

共模扼流线圈 (CMCC) 可有效抑制汽车以太网和其他差分传输的噪声。

沿共同内核朝相反方向缠绕两条线路会形成扼流线圈。这两条线路为差分模式电流产生的磁通量相互抵消，对差分电流没有影响。这两条线路为共模电流产生的磁通量相互增强，扮演电感器的角色。由于这种作用，共模噪声会有效衰减，不会影响差分信号。

汽车以太网中使用CMCC

CMCC的平衡对于汽车以太网非常重要。如果组成CMCC的两条线路在长度或绕组方面有任何差异，则电流可能会变得不平衡。这可能导致模式转换和共模噪声。因此，必须选择一个CMCC，设计用于保持两条线路的平衡。

Murata DLW32MH101XT2 CMCC非常适合用于1000Base-T1噪声抑制。它的阻抗值基于1000Base-T1中的使用情况，采用平衡设计，防止发生模式转换。

DLW32MH101XT2

DLW32MH101XT2 CMCC具有三个关键元件：
•可有效抑制汽车网络中信号线路发出的噪声。
•完全兼容1000Base-T1汽车以太网标准
• 汽车应用工作温度范围：-40°C至+125°C

防止传导排放

传导排放测量条件
通过1000Base-T1 EMC测试板测量了传导排放（150Ω方法）。

噪声衰减结果比较

共模噪声从1000Base-T1 EMC测试板上的信号线路中传导出。使用EMI接收器进行测量。在该研究中，更换了CMCC以比较噪声。

排放测试使用的CMCC

对于测试CMCC，Murata使用DLW32MH101XT2（1000Base-T1用CMCC）。为便于比较，使用了DLW43MH201XK2（100Base-T1用CMCC）和DLW32SH101XK2（CAN用CMCC）。

测量结果

传导排放测量结果表明，设计用于1000Base-T1的DLW32MH101XT2能够最为有效地降低噪声，满足限值要求。DLW43MH201XK2和DLW32SH101XK2无法足够降低噪声，不满足限值要求。

噪声产生机制

研究人员认为，CMCC的不同噪声抑制结果中的一个因素是CMCC的模式转换特性Ssd12的影响（下方图1）。当Ssd12值高时，输入的差分模式信号的大部分被转换为共模噪声。因此，噪声水平升高。

噪声抑制关键点

传导排放测量结果表示Scc21在低频下可以降低多少共模噪声。它还指示Ssd12模式转换特性在高频下可以减少多少转换为共模的数量。

电路板设计备注

通过CMCC评估展示了电路板设计的关键点（下方图2）。在相同条件下在测试板上为1000Base-T1安装了相同的CMCC样品时，噪声水平各不相同。其中一个电路板也出现了失败结果。（注：即使CMCC样品相同，测试板的某些状况也可获得失败结果。）

在分析电路板上的传输路径特性时，Murata发现CMCC输出侧的模式转换特性存在差异，2号电路板的值很高（下方图3）。

电路板不同传导噪声水平的一个可能因素是，通过CMCC后的差分模式信号转换为电路板上的共模噪声（下方图4）。

发生模式转换的关键点（下方图5）包括CMCC输出侧的电阻器、电容器和电路板布线。由于这些组成部分的不同特性，研究人员认为会产生不平衡。因此，CMCC以外的部分也需要特别注意，以保持线路之间的特性平衡。

100Base-T1中传导辐射

对100Base-T1进行相同排放测量时，使用CAN用DLW32SH101XK2时，会超过限值。但是，设计用于100Base-T1的DLW43MH201XK2可有效降低噪声，满足限值要求。

100Base-T1对比1000Base-T1

差分模式信号中包含的频率元件在100Base-T1和1000Base-T1之间有所不同（下方图6）。因此，所需的模式转换特性也不一样。因此，必须选择设计符合相应标准的CMCC。

抗扰度测试 (DPI) 措施

使用与传导发射相同的1000Base-T1 EMC测试板进行了直接功率注入 (DPI) 测试。

测试过程

共模噪声从外部源传导到1000Base-T1 EMC测试板上的信号线路。控制PC用于确认是否发生了通信错误。

DPI测试使用的CMCC

Murata以与传导排放相同的方式，将DLW32MH101XT2（1000Base-T1用CMCC）、DLW43MH201XK2（100Base-T1用CMCC）和 DLW32SH101XK2（CAN用CMCC）用作测试CMCC。

1000BASE-T1 DPI测试结果 - 1

2MHz及以下低频时，CMCC在性能水平上表现出差异。然而，对于其他频率，性能没有差别，所有CMCC均满足限值要求。

1000Base-T1 DPI测试结果 - 2

2MHz及以下CMCC中的差异被认为是共模衰减 (Scc21) 造成的。模式转换特性的差异不会影响到DPI测试的结果。

抗扰度测试 (DPI) 措施关键点

100Base-T1 DPI测试结果
1000Base-T1后，也为100Base-T1进行了DPI测试。100Base-T1用CMCC满足限值要求。然而，在1MHz及以下的低频下时，CAN用CMCC的性能不如100Base-T1用CMCC。它也不满足8MHz至60MHz限值要求，且未通过测试（下方图7）。

2MHz及以下的差异被认为是共模衰减 (Scc21) 造成的。另外，8MHz至60MHz之间的差异被认为是模式转换特性（下方图7）造成的。

噪音进入机制

CMCC的模式转换特性影响100Base-T1测试结果的一个因素是，从外部源进入的共模噪声被转换为差分模式噪声。这一过程扭曲了信号波形，导致通信错误。

电路板设计备注

与传导排放相同，除了CMCC外，这也可能是由电路板上的不平衡引起的模式转换造成的（下方图9）。因此，设计电路板时需要细心注意。

结论

        •对于汽车以太网标准1000Base-T1，噪声抑制使用的CMCC需要有高性能。模式转换特性特别重要。
•评估传导排放时，需要CMCC具有符合1000Base-T1所需值的模式转换特性，以抑制噪声。使用CAN用或100Base-T1用CMCC时，无法满足限值要求。
•即使在1000Base-T1用CMCC中，由于电路板设计和安装元件变化，模式转换特性也会变差，从而产生额外噪声。因此，设计过程必须仔细注意这一点。
•在DPI试验（一项抗扰测试）中，CMCC所需的性能低于传导排放的性能。但是，耐噪性能因PHY而异。因此，最好是具有较低模式转换特性。

特色CMCC

对于1000Base-T1：DLW32MH101XT2L
•可有效抑制汽车网络中信号线路发出的噪声。
•完全兼容1000Base-T1汽车以太网标准
• 汽车应用工作温度范围：-40°C至+125°C

对于100Base-T1：DLW43MH201XK2L
        •  4.5mm (L) x 3.2mm (W) x 2.7mm (H)，尺寸公差为±0.2mm
        •尽管尺寸紧凑，但共模电感为200μH（0.1MHz时）
•模式转换特性显著改善

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