Störfestigkeitsanalyse von 100BASE-T1 und 1000BASE-T1 Automotive Ethernet-Kommunikationssystemen mittels Direct Power Injection

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Austermann, Carina; Kleinen, Michael; Olbrich, Marcel; Jeschke, Sebastian; Hangmann, Christian et al.: Störfestigkeitsanalyse von 100BASE-T1 und 1000BASE-T1 Automotive Ethernet-Kommunikationssystemen mittels Direct Power Injection. In: Garbe, H. (Ed.): Proceedings EMV Kongress 2022. Aachen : Apprimus, 2022, S. 49-56

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Die Notwendigkeit von schneller und zuverlässiger Datenübertragung im Fahrzeug hat zur Entwicklungvon Automotive Ethernet-Kommunikationstechnologien geführt, die Übertragungsratenvon 100 MBit/s (100BASE-T1) [1] und 1 GBit/s (1000BASE-T1) [2] über ein einzelnes, verdrilltesLeitungspaar (engl. Twisted Wire Pair, TWP) ermöglichen. Diese beiden Kommunikationsstandardswerden als Punkt-zu-Punkt-Verbindung realisiert und die Daten werden im Vollduplexverfahrenübertragen. Beide Standards verwenden eine dreistufige Pulsamplitudenmodulation(PAM 3) und dieselbe Struktur des Terminierungsnetzwerks [3]. Die hohen Übertragungsratenund kurzen Symboldauern können jedoch zu geringerer Immunität gegenüber elektromagnetischenStöreinkopplungen führen. Die Zuverlässigkeit der Übertragung ist im Hinblick auf sicherheitskritischeAnwendungen in Elektrofahrzeugen mit vielen leistungselektronischen Systemenein zentrales Kriterium für die Einsetzbarkeit der Kommunikationssysteme. Die Einkopplung vonCommon-Mode-Störungen (CM) durch elektromagnetische Felder kann bei der Verwendung vonungeschirmten Kommunikationsleitungen nicht vermieden werden. Aus diesem Grund ist eine genaueKenntnis über die Störfestigkeit von Kommunikationstransceivern gegenüber diesen Störgrößenvon großer Bedeutung. In z.B. [4] und [5] wurde die Störfestigkeit von 100BASE-T1 mitder Bulk-Current-Injection-Methode (BCI) untersucht und der Einfluss der Störungen auf die Kommunikationssignaledargestellt. Das Ziel dieses Beitrags ist es, die Störfestigkeit von 100BASE-T1- und 1000BASE-T1-Kommunikationssystemengegenüber sinusförmigen CM-Störungen zunächst mit Messungen zu quantifizieren,anschließend mittels Simulationen systematisch zu analysieren und damit die Vergleichbarkeitder elektromagnetischen Störfestigkeit der Systeme zu ermöglichen. In Kapitel 2 wird derverwendete Messaufbau zur Untersuchung der Störfestigkeit gegenüber Common-Mode-Störungenbasierend auf der Methode der Direct Power Injection (DPI) und den entsprechenden Vorgabender OPEN Alliance [6,7] erläutert und die Ergebnisse dargestellt. In Kapitel 3 wird ein Modellierungsansatzeingeführt, mit dem die Terminierungsnetzwerke der Kommunikationssysteme unddie DPI-Störeinkopplung simuliert werden können. Die Simulation wird in Kapitel 4 für eine weiterführendesystematische Untersuchung der Störfestigkeit verwendet. Es werden sowohl dasmethodische Vorgehen, als auch die kritischen Störpegel für die verschiedenen Kommunikationssystemedargestellt und diskutiert. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse erfolgt in Kapitel 5.
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Document Type: BookPart
Publishing status: publishedVersion
Issue Date: 2022
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