車載光纖通信技術(shù)介紹

逍遙設(shè)計(jì)自動化

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)知識及其在商用車輛中的潛在應(yīng)用[1]。
; E, n, [( c% M% ~0 T$ g" E光纖通信基礎(chǔ)
$ Q3 q: d( e% q5 y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�；�本系統(tǒng)由以下部分組成：

發(fā)射器 - 將電信號轉(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[/ol]
2 n" I( o5 R; X* E3 G4 N
, l/ g( c8 l2 Q! d圖1：光纖通信系統(tǒng)。
1 a; }9 n4 t0 C9 J% i& b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。
' j. Y4 k0 v. [( W" F. A- _) l& `光纖類型
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，對彎曲敏感
  u! {' i# v3 R' i) z2.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
' \  G6 [, V$ y( m1 i2 X' d光纖在車載通信中的優(yōu)勢
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）

對電磁干擾免疫

不需要屏蔽

消除電纜之間的串?dāng)_
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（例如自動駕駛）
' Q$ Z' Q0 q1 p) v0 F3.更輕的重量

減輕車輛總重量

提高燃油效率
4.節(jié)省空間

電纜直徑更小

允許更緊湊的線束
5.成本效益

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

圖2：電磁兼容性（EMC）在汽車環(huán)境中的影響。

4 O$ i: M" z. k- P" K汽車應(yīng)用中的挑戰(zhàn)
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）

需要抗振動和沖擊能力
- O  k3 `( G! W6 ~' u2.連接器可靠性
/ e; [% u* e+ x7 y

連接器必須在惡劣條件下保持光學(xué)對準(zhǔn)
0 b) q' H# P: ~" e. K3.彎曲半徑限制

特別是對于玻璃纖維，急劇彎曲可能導(dǎo)致信號損失
% w) G. V& `" F" ]' ]4.與現(xiàn)有系統(tǒng)集成

需要新的接口和協(xié)議
0 ?5 a, k- R$ F2 z6 G* `汽車用光纖測試
! Y. o# X& G- Y! F) f4 n9 S" ~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
/ }3 T6 ^7 A8 Y. T5 m" b2.振動測試

模擬車輛振動

測試電纜和連接器完整性
3.彎曲損耗測試

測量由于電纜彎曲導(dǎo)致的信號損失

對車輛安裝至為重要
) D. b, J: `: |( H& n4.環(huán)境測試

防塵和耐化學(xué)性

濕度暴露

圖3：銅纜的標(biāo)準(zhǔn)溫度值。

將光纖用于車載網(wǎng)絡(luò)
- B5 Y/ _! q5 B# B9 ?/ m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
2.高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）

傳感器和處理器之間的高速、低延遲連接

支持未來的自動駕駛功能
/ n5 l  M) L6 f9 ^7 n+ k) ]3.車身控制模塊

連接各種電子控制單元（ECU）

對電動機(jī)和執(zhí)行器的電磁干擾免疫

9 h) E; @- p9 k0 N+ M/ l圖4：商用車輛中 ECU 的基本表示

  `8 |. ~9 K7 Y/ f/ x( @. [* g! c4.診斷系統(tǒng)

用于車輛診斷和軟件更新的高速數(shù)據(jù)傳輸
( u, w1 \, V1 `9 m0 q
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
6 y1 z1 j" P5 }; i
) x. [* ?% O  `1 `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)向電動和自動駕駛車輛發(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。
0 y) g  e, [& S; N% h5 T通過了解光纖通信的基礎(chǔ)知識及其在車輛中的應(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。
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.

6 V7 q! }* P, I- END -
; f& z, s$ ^' X; u
6 N4 O. P: K+ Y9 J7 s: x8 y' E2 S- X軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請?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。
( D8 Y$ k/ u+ Y% E3 a點(diǎn)擊左下角"閱讀原文"馬上申請
! H( V0 E$ ^# t+ v. S( e; Y7 `
& A7 ^' A  Q3 U8 _) L  t歡迎轉(zhuǎn)載
! ~- d% k. ~& B, B) F6 \* \- d
- L, g. V0 I7 p$ b, N轉(zhuǎn)載請注明出處，請勿修改內(nèi)容和刪除作者信息！

2 K% x! A: \$ z& E

$ n/ `" Y( U' w. m7 G% `+ ~
  k9 s7 x. ?; P% l8 }! |
關(guān)注我們

: |7 X# v# b% P$ F

5 U+ N! B% _9 i0 K0 J- W0 i: a- r( h

% g* m; [8 z: r: K

                     


6 R9 b' S7 {* \3 V; c
; O3 }' y. {) l; J關(guān)于我們：
0 C1 [4 V0 Z. u0 [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)。
: M# o2 b4 l" ]
http://www.latitudeda.com/
（點(diǎn)擊上方名片關(guān)注我們，發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容）