POC电感在车载数字高清摄像头的应用

一前言

随着汽车智能化、电子化的推进，无人驾驶已经是未来汽车发展的必然趋势。素有“智能驾驶的眼睛”之称的车载摄像头，是自动驾驶系统感知层的核心部件。目前自动驾驶L2等级搭载的摄像头数量在5-8 颗，L3等级能到8 颗以上。POC同轴线缆传输作为一种新型传输方式，在车载摄像头上具有广泛应用。

图1 自动驾驶等级图

图2 车载摄像头空间预测

二POC是什么

POC(Power Over Coaxial)是一种基于同轴线缆中形成影像传输、控制信号、电源叠加的技术。在同轴电缆中传输高清视频信号同时也传输电源，即把高清影像、控制信号与供电电源复合在一起，在一根同轴线上传输。

三POC电路分析

图3 POC电路

电路设计原则：

POC电路由多个电感构成，用于创建一个宽频带滤波器，该频带覆盖GMSL/FPD-LINK III的正向和反向通道使用的全部频谱，因为单个传统电感不能创建出足够大的频带，因此POC专用电感的出现可以解决这个难点。图3为POC典型电路，其中的TLPAI3225Series为韬略科技研发的POC专用宽频电感，其在低频时有很低阻抗，可以使DC直流电源顺利通过，在高频1MHz~1GHz时有大于1KΩ的阻抗，能阻隔正向通道(摄像头采集的数据信号)及反向通道(控制信号)数据的通过，防止摄像头采集的信号泄露到直流电源端。高速信号通道采用100nF电容耦合到串行/解串芯片，因此要求电容的耦合带宽在要求的频率区间内具有足够低的阻抗，使得高速信号顺利通过。

图4 POC电路通道的信号流向

如图4为POC通道的信号流向说明，其中正向通道传输的数据是摄像头采集的视频信号，数据的速率超过500MBps(最高能到6Gbps)，反向通道传输为1~10MHz的控制信号。注：不同型号的串行解串器芯片，传输速率会有所不同，需参考对应的芯片规格书。

图5 PoC电路阻抗特性曲线图

图5为某款串行器要求的频率阻抗特性曲线图，可以看出在低频时可以让DC直流电源在一个低阻抗状态上传输，并且在高频时要确保通信频带的阻抗高于1kΩ，确保正向通道和反向通道的信号无丢失。其中4~6MHz为反向通道(控制信号)，70~700MHz为正向通道(视频信号)。

 

四POC电感参数对比和测试

1. 传统电感和POC电感结构对比

图6 传统电感和POC电感的结构图

如图6所示，第一个侧视图是传统电感的多层线圈结构，该结构串联、并联方向的线圈都会产生线间电容，所以寄生电容变大，从而电感自谐振频率变小。而第二个侧视图是POC专用电感为单层线圈结构，仅在串联方向产生线间电容，所以能抑制寄生电容，因此POC宽频电感具有更高自谐振频和更宽频率带宽。

图7 传统电感和POC电感的频率特性阻抗曲线对比

如图7所示，同样的感量、封装相近的普通电感和POC专用电感的频率特性阻抗曲线对比，普通电感的1KΩ阻抗带宽为23.024MHz，谐振频率为14.579MHz。POC专用电感的1KΩ阻抗带宽为1.193GHz，谐振频率为117.732MHz。可以看出POC专用电感相比于传统电感在滤波带宽、谐振频率上具有明显优势。

2. 不同参数的POC电感的对比

图8 韬略POC电感参数对比图

图9 不同感量的POC电感的频率特性阻抗曲线对比图

如图9所示，对比感量分别为10uH/22uH/47uHPOC专用电感的频率阻抗特性，结果如下：10uH感量的1KΩ阻抗带宽为942.765MHz，谐振频率为174.945MHz、22uH感量的1KΩ阻抗带宽为1.208GHz，谐振频率为115.511MHz、47uH感量的1KΩ阻抗带宽为1.001GHz，谐振频率为85.372MHz。

图10 不同感量的POC电感的S参数对比图

从上图10可以看出10uH、22uH、47uH的感量的POC电感的S11参数接近于0dB，对于信号的反射接近100%，达到了很好的隔离效果。S21的参数10uH感量的插入损耗在192.922MHz时达到41dB的损耗、22uH感量的插入损耗在85.372MHz时达到47dB的损耗、47uH感量的插入损耗在105.198MHz时达到48dB的损耗。

3. 韬略科技与其他品牌POC专用电感的参数对比

图11 频率特性阻抗曲线对比图

对比结果：

图12 S参数对比

如图12所示，使用同样大小的封装、感量、其他条件相同情况下做S参数的对比，从图12可以看出S11曲线基本重叠，数据差异不大。S21的参数对比结果：韬略科技POC专用电感相对TDK、线艺具有更宽的频率带宽、更低的插入损耗。

4. 应用案例

图13 整改测试数据

上图13是POC电感和传统电感在DMS的测试对比数据，可以看出使用传统的电感滤波和POC电感滤波效果差异很大，POC电感在高频的滤波效果更好。

五总结

随着自动驾驶的不断普及，车载数字高清摄像头的应用将越来越广泛，POC电路的需求相应的也在快速增加。综合上诉对比测试情况，我司迎合自动驾驶这大趋势研发的POC电感，能完美兼容数字高清摄像头高带宽、高传输速率及高阻抗的要求。 重磅福利：为了更好地匹配客户机器特性，我司会免费提供高频网络矢量分析仪供客户测试POC传输的信号完整性，欢迎各位工程师前来寻样及测试。

原文标题：曲线

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审核编辑：汤梓红