|
引言光纖通信技術(shù)正在成為汽車行業(yè)車載網(wǎng)絡(luò)的革新性技術(shù)。隨著現(xiàn)代車輛集成更多電子組件并需要更高的數(shù)據(jù)流量,傳統(tǒng)的銅纜傳輸正在接近其極限。本文將探討光纖通信的基礎(chǔ)知識(shí)及其在商用車輛中的潛在應(yīng)用[1]。
/ ?- O6 r) ~& y' {光纖通信基礎(chǔ): H0 P; U. W3 t& X: w& e
光纖通信系統(tǒng)使用光脈沖通過細(xì)玻璃或塑料纖維傳輸信息;鞠到y(tǒng)由以下部分組成:發(fā)射器 - 將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光脈沖光纜 - 引導(dǎo)光脈沖接收器 - 檢測光脈沖并轉(zhuǎn)換回電信號(hào)[/ol]$ r& ]0 i2 y2 c* ~; Q2 y' b
dc1eigf0hnm6407736446.png (92.59 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊(cè)
dc1eigf0hnm6407736446.png
2024-9-8 13:48 上傳
3 q2 J. R& E7 L. _$ v
圖1:光纖通信系統(tǒng)。
! z5 @* s. e3 J3 g7 {光纖本身由三個(gè)主要部分組成:纖芯 - 光傳播的中心區(qū)域包層 - 具有較低折射率的外層光學(xué)材料涂層 - 保護(hù)性外層[/ol]光通過纖芯-包層界面的全內(nèi)反射在纖芯中傳導(dǎo)。這是因?yàn)槔w芯具有比包層更高的折射率。+ G: a- ~+ ]& Y4 D
光纖類型
2 w; U: M9 u. y5 H) Q, m通信系統(tǒng)中使用的光纖主要有兩種類型:1.玻璃光纖由石英玻璃制成更高的數(shù)據(jù)傳輸率(高達(dá)10 Gbps)用于長距離傳輸更易碎,對(duì)彎曲敏感
2 v1 Y* [, u R6 T: y2.塑料光纖(POF)由塑料材料制成更堅(jiān)固和靈活安裝和維護(hù)更容易數(shù)據(jù)傳輸率較低,但足以滿足大多數(shù)車載應(yīng)用需求9 V0 p$ X3 c2 x# Q' r- ~
光纖在車載通信中的優(yōu)勢- L- O2 o A% o& |3 }# C; l* V- a$ T
與傳統(tǒng)銅纜相比,光纖為車載網(wǎng)絡(luò)提供了幾個(gè)優(yōu)勢:1.電磁兼容性(emc)
4 s I# Q* O4 o4 S/ i對(duì)電磁干擾免疫不需要屏蔽消除電纜之間的串?dāng)_& z+ f1 l6 g P' ^: Z; [( i2 L& o
2.更高的帶寬可以傳輸比銅纜多得多的數(shù)據(jù)支持未來的高帶寬應(yīng)用(例如自動(dòng)駕駛)$ I* q9 e2 D/ ?+ z, _5 `, ` A
3.更輕的重量1 _! O% C0 H1 v. H
減輕車輛總重量提高燃油效率" R: s5 b2 P: Z7 I
4.節(jié)省空間電纜直徑更小允許更緊湊的線束' O( O6 B: S- ?7 _
5.成本效益
" o/ |# m' M7 y: B盡管初始成本可能更高,但在重量和EMC緩解方面可以長期節(jié)省成本
3 s, b& P. Y. {
1c0xulmxis06407736546.png (143.97 KB, 下載次數(shù): 1)
下載附件
保存到相冊(cè)
1c0xulmxis06407736546.png
2024-9-8 13:48 上傳
) e# S z5 r$ R4 F
圖2:電磁兼容性(EMC)在汽車環(huán)境中的影響。
" h. p* G0 Y0 q1 h! R7 r* D% g- S6 d
汽車應(yīng)用中的挑戰(zhàn)
+ j3 d7 l, K! Q" T盡管有這些優(yōu)勢,在車輛中實(shí)施光纖仍然面臨一些挑戰(zhàn):1.環(huán)境條件必須承受極端溫度(-55°C到+125°C)需要抗振動(dòng)和沖擊能力
8 Z& ^8 @& k# n9 \% S6 l2.連接器可靠性: |9 @9 v" s% w, U) u: S
連接器必須在惡劣條件下保持光學(xué)對(duì)準(zhǔn)
. j, ]% b% \5 ~4 Q1 i# M3.彎曲半徑限制特別是對(duì)于玻璃纖維,急劇彎曲可能導(dǎo)致信號(hào)損失
% `2 r; T2 ^( a; a4.與現(xiàn)有系統(tǒng)集成需要新的接口和協(xié)議: I L& D5 x! L1 E* H! X3 |
汽車用光纖測試
, ]4 R# k- q( J' y為確保在汽車應(yīng)用中的可靠性,光纖組件必須經(jīng)過嚴(yán)格測試。一些關(guān)鍵測試包括:1.溫度測試熱循環(huán)高溫和低溫極限" ~+ B6 H1 }$ l9 r2 ?
2.振動(dòng)測試模擬車輛振動(dòng)測試電纜和連接器完整性
* s, l. n' M: p1 b, Y$ x+ g3.彎曲損耗測試測量由于電纜彎曲導(dǎo)致的信號(hào)損失對(duì)車輛安裝至為重要
- }- {, ~- ?9 @2 e4.環(huán)境測試防塵和耐化學(xué)性濕度暴露. q1 {- F2 O$ c7 I) `
0vdw12szdib6407736646.png (234.14 KB, 下載次數(shù): 1)
下載附件
保存到相冊(cè)
0vdw12szdib6407736646.png
2024-9-8 13:48 上傳
; S5 u6 n- q1 k& M; n/ w8 t圖3:銅纜的標(biāo)準(zhǔn)溫度值。
5 A+ ^9 R M! K
" W9 h7 M# I% G4 p, j8 @$ v將光纖用于車載網(wǎng)絡(luò)) a" I" V7 @6 S( m; I9 v, j
在考慮將光纖用于車載網(wǎng)絡(luò)時(shí),以下幾個(gè)領(lǐng)域顯示出潛力:1.信息娛樂系統(tǒng)音頻/視頻流傳輸?shù)母邘?li>連接主機(jī)與揚(yáng)聲器、顯示器和攝像頭
- i* j Y4 a) u- E9 B2.高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)傳感器和處理器之間的高速、低延遲連接支持未來的自動(dòng)駕駛功能+ N$ s7 Z& ~: z4 `; y) {% c! \# y
3.車身控制模塊連接各種電子控制單元(ECU)對(duì)電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行器的電磁干擾免疫7 y7 U( n0 y: S/ A( j! y1 U8 ]% T
knvikew1buz6407736746.png (23.68 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊(cè)
knvikew1buz6407736746.png
2024-9-8 13:48 上傳
( ?& h# H4 H+ c9 D2 w- v圖4:商用車輛中 ECU 的基本表示2 _; }1 Q& `' V0 b' p
( V" _" p" D x- o5 h
4.診斷系統(tǒng)+ V* v% D6 [' [! V* j/ S7 X
用于車輛診斷和軟件更新的高速數(shù)據(jù)傳輸) p$ ?0 L' J8 D1 o3 P' b
$ q% k. h7 _" P/ ]$ n
未來趨勢隨著車輛技術(shù)不斷進(jìn)步,光纖將在未來扮演越來越重要的角色。未來趨勢包括:光學(xué)組件在ECU中的集成度增加開發(fā)專用于汽車的光纖連接器車載網(wǎng)絡(luò)光學(xué)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)合銅纜和光纖的混合系統(tǒng)使用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)來增加帶寬, k4 ? m. b: G" |: A V
# o8 }' ` ]" I6 a/ v: c- v結(jié)論光纖通信為車載網(wǎng)絡(luò)提供了顯著優(yōu)勢,特別是隨著車輛變得更加電子化。盡管在實(shí)施過程中仍然存在挑戰(zhàn),但持續(xù)的研究和開發(fā)正在解決這些問題。隨著汽車行業(yè)向電動(dòng)和自動(dòng)駕駛車輛發(fā)展,光纖可能成為車輛架構(gòu)的重要組成部分,為下一代汽車系統(tǒng)提供所需的高速、可靠通信。
6 {1 ]9 e! T r* r5 |9 z通過了解光纖通信的基礎(chǔ)知識(shí)及其在車輛中的應(yīng)用,工程師和設(shè)計(jì)師可以更好地為汽車行業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)變做準(zhǔn)備。) N6 M" Z0 {8 o! s1 \
參考文獻(xiàn)[1]P. V. V. Adhithyan, "Optic Fiber Communication in Commercial Vehicles: Testing of mechanical rigidity," M.S. thesis, Dept. Elect. Eng., Linnaeus Univ., V?xj?, Sweden, 2020.
3 y8 r4 W/ I% M' U _4 D% p1 W+ K, s' x5 i8 Q3 i1 M3 K
- END -* _6 p8 @4 h6 A/ \
! b0 m) y9 v! L) x% h! h" }) W3 T
軟件申請(qǐng)我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請(qǐng)?bào)w驗(yàn)免費(fèi)版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應(yīng)用,PIC Studio都可提升您的工作效能。# o$ g" ^; I& {, x: y) D
點(diǎn)擊左下角"閱讀原文"馬上申請(qǐng)3 P5 I4 X, a7 r" b A. y
" t7 X2 Q# O% R7 H0 c) A% p m( Y歡迎轉(zhuǎn)載
( J* k0 c' v6 C" U9 ^8 v0 T2 l8 F2 }+ V; l3 E4 w4 Z" m
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處,請(qǐng)勿修改內(nèi)容和刪除作者信息!
) Q; c+ i, \6 W6 h( U
g/ j8 p$ n# `% w5 l# M0 P
2 @8 ~5 w6 [6 g* s5 O& b" @" M
, G) y8 A) v' |
jx0d5abvfon6407736846.gif (16.04 KB, 下載次數(shù): 1)
下載附件
保存到相冊(cè)
jx0d5abvfon6407736846.gif
2024-9-8 13:48 上傳
; D( E! v [9 e; t5 l& a( L2 w! q* `+ ^
關(guān)注我們
! ]/ b4 s, ]+ K, [/ y x
* A$ ^- p3 r9 j4 n% @
2 ^9 T' K+ ^$ T; D- w
5rsqxuocogt6407736946.png (31.33 KB, 下載次數(shù): 2)
下載附件
保存到相冊(cè)
5rsqxuocogt6407736946.png
2024-9-8 13:48 上傳
; c# n3 b: ~1 }% w" w | + i) C5 h2 l5 p' P$ L
mtv5ojooplk6407737046.png (82.79 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊(cè)
mtv5ojooplk6407737046.png
2024-9-8 13:48 上傳
' O3 O7 D) e- ]7 e+ h |
V; H9 o2 x/ E4 T% X3 a0 B
5cck14t101x6407737147.png (21.52 KB, 下載次數(shù): 0)
下載附件
保存到相冊(cè)
5cck14t101x6407737147.png
2024-9-8 13:48 上傳
. _& b. I! P8 v | & A, S2 R) B$ f
% k# H* A% J0 ?) \" f
1 }1 O7 E+ l8 C* K6 ^7 Z
$ s: M+ m1 w& o! T關(guān)于我們:
- _) t- z( g" U# ]深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計(jì)和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計(jì)解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對(duì)光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計(jì)與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計(jì)算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動(dòng)特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。! V1 }4 a; X1 D) Q6 J) c+ m; ~7 ]0 o
- o- m; c( L7 [5 _- }' K8 p3 d- M! yhttp://www.latitudeda.com/4 `( _7 q9 i* N3 j+ E
(點(diǎn)擊上方名片關(guān)注我們,發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容) |
|