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随着汽车日益智能化,自动驾驶与网联功能等日新月异的发展,其软、硬件数量及复杂程度呈指数级增长,当前的汽车架构设计已达瓶颈。
与此同时,在整车电气架构加速突破的过程中,最关键的汽车总线技术也在相应不断演化。汽车总线是车载网络中“底层的车用设备或车用仪表”互联的通信网络,也是实现数字网络化的基础。当前,比较流行汽车采用的四大总线技术,即CAN、LIN、Flexray、MOST总线。
过去打电话,首先需要一个总机,再有许多的分机。一个分机要与其他分机彼此通电话,是通过总机的开关来切换的,这样就可以减少分机之间连接线的数量。同理,功能的增多使得汽车上的电子装置数量急剧增加,并且彼此之间需要实现信息互通,于是产生了总机与分机同样的原理。
现有的四种总线技术,可以形象地说:CAN总线是中坚,LIN是CAN的副手,FlexRay是未来的希望,MOST则专职负责文化事业。
然而,汽车智能化、网联化的浪潮推进了车载网络容量需求的爆发式高涨,尤其是ADAS技术的不断革新、高品质车载娱乐影音的推进以及OTA远程升级、V2X、大数据、云计算等一系列技术的发展,已经超出了CAN或FlexRay等传统车载网络的历史使命。
其实,在进入汽车领域之前的数十年里,以太网在通讯领域早已获得了广泛的应用。以太网不仅技术成熟、标准化程度高,还具有高带宽与低成本的优势,但受制于电磁兼容(EMC)的问题没有解决,导致这一技术无法在整车中得到充分利用。后来,Broadcom采用突破性的BroadR-Reach技术,最终成功打破了以太网进入汽车领域的最后一道技术屏障。
挟智能化浪潮带来的巨大驱力,作为汽车内部连接的主干网络,车载以太网将是推动实现车联网的重要技术之一。
车载以太网不仅具备了适应ADAS、影音娱乐、汽车网联化等所需要的带宽,而且还具备了支持未来更高性能的潜力(如自动驾驶时代所需要的更巨量的大数据传输)。
未来,随着新型总线技术和5G无线技术的引入,以太网将作为车载网络骨干,将动力总成、底盘、车身、多媒体、辅助驾驶不断融合,形成一个域级别的汽车网络,成为实现多层面高速通信的基石。
车载以太网另一个巨大优势在于大大降低了互联成本和电缆重量。相比传统的LVDS电缆,其互联成本降低80%,电缆重量降低30%,并提高了燃油效率。
接下来线束世界就带您盘点车载以太网连接器的三位领先企业的以太网连接器系统
一、安波福
安波福车载以太网产品——AMEC(Automatable Modular Ethernet Connector),即适合高速数据传输需求的汽车专用模块化以太网连接器。
AMEC最大的亮点是在设计方面采用了单对双绞线,只有一对回路,因此使连接器结构更加紧凑,从而在寸金寸土的车内占用更少的空间,便于连接器模块化扩展。
安波福与罗森伯格已达成技术合作协议,并将为汽车市场提供高性能、低成本的高速以太网解决方案。安波福和罗森伯格AMEC产品将100%兼容,因此客户可以获得完全认可的第二个供应来源。
对于多千兆以太网应用,罗森伯格开发了H-MTD连接器系统。安波福也同样是这个连接系统的第二供应商。
安波福AMEC以太网连接器系统(图源:安波福)
特点:
• 具有成本效益的设计标准 0.50 端子
• UTP 和 STP 的使用的连接器外壳
• 通过二级锁定确保触点放置
• 可选连接器位置保证装置 (CPA)用于增强连接器锁止性能
• 66 MHz 以太网工作频率 100 Mbps/600 MHz 以太网工作频率 1 Gbps
• 强大的多个键码
• 符合LV214/USCAR的汽车级差分连接器
• 模块化封装:1腔、6腔通孔回流焊、SMD和混合焊连接器以供需求
• 可扩展选择非屏蔽和屏蔽版本
优点:
• 多功能模块化以太网连接系统
• 电动汽车和自动驾驶的关键产品
• 紧凑且符合人体工程学的包装
• 支持多种连接器变体的灵活设计并集成到混合连接器中
应用
• 百兆以太网 – TC2
• 千兆以太网 – TC9
• LVDS&摄像头系统
• 自动驾驶
• 驾驶员辅助系统
• 后座娱乐系统
二、罗森伯格
1. MTD®
Modular Twisted-Pair Data - 模块化双绞线数据连接器 - 以太网应用
罗森伯格MTD®连接系统是一种使用带护套双绞线缆的以太网传输系统。具有成本低,重量小和结构尺寸小的特点。MTD®系统满足车企的高规格要求。与市场上现有的解决方案相比,线缆到连接器接口的特性阻抗控制过渡区具有显著的优势。其结构尺寸小,允许在狭小的安装空间放置多对线束。蜂巢结构串扰低、对称性好,可进行模块化扩展。设计适宜的人体工程学,具备优异的工作性能和电气系统性能。
罗森伯格MTD® (图源:罗森伯格)
特点
• 以太网应用(单路 100 Mbps / 1 Gbps)
• 芯片到芯片的传输应用For Chip to Chip applications
• 为优化的带护套线缆设计
• 优化重量和安装空间
• 优化成本
• 手动、半自动和全自动装配
• 径向端子受力释放设计
• 无应力无扭矩端子装配
罗森伯格MTD®连接系统是一种以太网传输系统,适用于车辆中的带护套双绞线缆。
满足车企高规格要求,例如USCAR2。
2. H-MTD®
High-Speed Modular Twisted-Pair Data 高速模块化双绞线数据连接器
汽车连接器系统,最高可达 20 GHz | 28 Gbps
罗森伯格H-MTD® (图源:罗森伯格)
罗森伯格H-MTD® 是一个360°全屏蔽差分连接器系统。该系统结合了高性能数据传输(最高可至20 GHz或28 Gbps)和高强度小体积的汽车级塑壳。
罗森伯格H-MTD® 在节省安装空间和重量的同时支持高比特率数据传输。系统一大优点是模块化,从而广泛支持各种应用。
产品
• H-MTD® 线端连接器
单腔,双腔,四腔,六腔
适配屏蔽双绞、非屏蔽双绞和屏蔽平行线缆
• H-MTD® 板端连接器
单腔,双腔,四腔,六腔
• H-MTD® 线端防水连接器
特点
• 符合LV214/USCAR车规级差分连接器
• 单腔,双腔,四腔,六腔结构
• 高频H-MTD® 接口,上至 15 GHz / 20 Gbps
• 防水版本
• CPA 版本
• 双屏蔽版本:
STP – 360°全屏蔽
UTP – 可支持非屏蔽
• 实现最小封装和高强度相结合的需求
• 各种编码防错型式以供需求
• 可根据需求进一步定制产品
应用
• 4K 摄像头系统
• 自动驾驶
• 雷达
• 激光雷达
• 4K 高分辨率显示器
• 后座娱乐系统
协议
• 车载以太网
– 100BASE-T1
– 1000BASE-T1
– Multi-Gigabit (up to 10 Gbps)
• SERDES
– APIX 3
– FPD Link 4
– GMSL 2
– MIPI
• PCIe 4.0
• USB 3.1 Gen 2
• HDBase-T
三、泰科电子(TE Connectivity)
1. MATEnet - 小型化汽车以太网连接器系统
MATEnet 是TE用于汽车以太网的模块化和可扩展小型化数据连接器系统。根据 IEEE 100BASE-T1 和 1000BASE-T1 标准,它的传输效率高达 1 Gbps,如果采用替代技术,传输速率则高达 4 Gbps。基于 TE 久经考验的 NanoMQS 端子,它能够提供真正的汽车稳健性,并兼容非屏蔽双绞线 (UTP) 和屏蔽双绞线 (STP)。
车用级稳健性:基于经验证的 NanoMQS 端子系统。
更高的数据传输速率:高达 1 Gbps(使用替代技术也可能达到 4 Gbps)。
灵活性更高:兼容非屏蔽绞合线对 (UTP) 和屏蔽绞合线对 (STP)。
模块化和可扩展:集成到现有的汽车连接接口。
经济高效:设计和流程符合汽车以太网要求
MATEnet 电缆组件(图源:TE)
MATEnet 电缆组件 (UTP/STP):可用电缆类型:UTP 100 Mbps / UTP 1 Gbps 和 STP 1 Gbps 可选结构: 1 位连接器 - 1 位连接器 1 位连接器 - 1 位直插式耦合器 母端连接器 – 母端连接器 母端连接器 – 公端连接器
2. GEMnet
兼容了当下市场规范的屏蔽式差分连接器系统,可实现高达 15 GHz 和 25 Gbps 的数据传输性能。该系统不仅采用紧凑的汽车级设计,还可灵活支持各种以太网应用和行业协议,包括 4K 显示器、雷达/激光雷达、高分辨率摄像机和安全关键应用。
GEMnet(图源:TE)
带宽
15 GHz
数据传输速率
25 Gbps
典型应用
1、汽车以太网
100BASE-T1,1000BASE-T1, 2.5/5/10GBASE-T1
2、SerDes
GMSL, APIX, GVIF, FPD-Link, ASA Motion Link, MiPi, HDBase-T
3、其它
USB, PCIe®
接口兼容性
符合USCAR规范的H-MTD相关接口。
优势
GEMnet 的最大优势在于其相较历史产品的超高速和超高频传输。对于资讯娱乐、无线互联、远程信息处理、以及最重要的 ADAS 数据连接中,过去 1Gbps 时代尚无法满足的高端需求,GEMnet 的问世将让问题迎刃而解。
TE 的 GEMnet 产品系列以90°和180°端子为基础,涵盖密封型和非密封型的板端与母端连接器及线缆组件。
GEMnet 产品组合丰富多样,基于90°、180°,密封、非密封,以及1-6位的排列组合,GEMnet 可提供丰富的型号供选择。
应用场景
4K 相机系统
8K / 高分辨率显示器
自动驾驶
雷达
激光雷达
后座娱乐
强大的传输能力得益于高精密性的端子系统。通过外触点组件,中心触点被包裹起来,形成良好的保护与稳固连接效果。再加以套环的保护与固定,GEMnet 端子可以通过足够可靠的连接来完成超大速率的数据秒传。所有元件均经过精密开发,融合了一次锁紧和二次锁紧设计、稳健压接设计、防松脱保护和防斜插设计。
应用线缆
GEMnet 连接器系统可用于各种类型的电缆,包括屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线和新型高性能电缆。借助高性能的 GEMnet 连接器系统,汽车制造商可以汽车级稳健性适应未来的汽车网络、应用和协议。