Charakterisierung der Gleichtaktdrossel für Multi-Gig-Kommunikation in Automotive-Ethernet-Netzwerken

Abstract

In diesem Artikel wird eine SMD-Gleichtaktdrossel für Kommunikationssysteme (wie 100Base-T1) untersucht. Zusätzlich werden zwei weitere Drosseln von verschiedenen Herstellern für Multi-Gig Ethernet Kommunikation im Automobil (wie 1000Base-T1) hinsichtlich ihrer Hochfrequenzeigenschaften im Detail charakterisiert. Zunächst werden die relevanten Automotive Ethernet Standards gegenübergestellt. Anschließend wird ein geeignetes SPICE-Schaltungsmodell für die Gleichtaktdrossel vorgeschlagen. Dieses Modell enthält alle parasitären Effekte einschließlich Gehäuse-, Aufbau- und Löteffekten. Als nächstes wird die Gleichtakt- (CM) und Gegentakt- (DM) Impedanz der Drossel mit einem Impedanz-Analysator gemessen, welcher einen Frequenzbereich von bis zu 120 MHz abdeckt. Im Weiteren werden die Streuparameter (S-Parameter) und die Mixed-Mode S-Parameter der erwähnten Drosseln mit einem 4-Port-Vektornetzwerkanalysator in einem Frequenzbereich von 1 MHz bis 1 GHz gemessen. Die S-Parameter der Drossel mit Gleichtakt-Terminierung werden auf die gleiche Weise untersucht. Eine 3-Port Konfiguration wird für die Bewertung der Unterdrückung der Gleichtaktströme aufgebaut. Zur Charakterisierung der CMC, wird ein Satz von Breitband-Leiterplatten mit 3-Port- und 4-Port-Konfigurationen entworfen und hergestellt. Diese dienen als Halterplatine für die CMC-Messungen. Um die Effekte solcher einer Test-Fixture zu entfernen, wird die De- Embedding-Methode angewendet. Der Vergleich zwischen den gemessenen Parametern und den Simulationsergebnissen zeigt eine gute Übereinstimmung.