Asymmetrien eines Ethernet-Systems und deren Auswirkungen auf die Störaussendung im automobilen Umfeld

Abstract

Seit Jahren ist ein Zuwachs von elektronischen Komponenten im Fahrzeug zu beobachten. Der Wunsch nach mehr Komfort und Sicherheit trägt hier maßgeblich dazu bei. Um den Anforderungen gerecht zu werden, sind schnelle Übertragungssysteme im Fahrzeug erforderlich, die die großen Datenmengen verteilen und verarbeiten können. Ein solches System ist zum Beispiel Ethernet, mit dem periphere Komponenten mit hohen Datenraten vernetzt werden können. Eine spezielle Variante für den automobilen Einsatz stellt dabei das OABR-Ethernet (Open-Alliance-BroadR-Reach) dar. Dieses Kommunikationssystem nutzt eine bidirektionale Übertragungstechnik um 100MBit/s über eine ungeschirmte Zweidrahtleitung (UTP) zu übertragen. Eine weitere Besonderheit ist die Begrenzung des Nutzsignalspektrums durch einen Tiefpassfilter auf ca. 70MHz. Dadurch wird das Risiko einer Störung im UKW-Bereich minimiert. Der Einsatz dieses schnellen Übertragungssystems im Fahrzeug stellt jedoch eine große Herausforderung an die Elektromagnetische-Verträglichkeit (EMV) dar. Bereits kleine Asymmetrien im Übertragungspfad führen dazu, dass ein Teil des Nutzsignals (Gegentaktsignal) durch Modenkonversion in ein Störsignal (Gleichtaktstörung) umgewandelt wird - nachfolgend Modenkonversion genannt. Diese Gleichtaktstörungen können über die UTP-Leitung abstrahlen und zu Grenzwertüberschreitungen bei Störaussendungsmessungen führen. Jede Komponente im Übertragungspfad trägt maßgeblich zur Modenkonversion und somit zur Störaussendung bei. Diese Arbeit soll eine Übersicht über die Modenkonversion der einzelnen Elemente der physikalischen OABR-Schnittstelle geben. Diese Elemente sind im Einzelnen der Tiefpassfilter (LPF), die Common-Mode-Choke (CMC), die differentiellen Mikrostreifenleitungen (DML) sowie die Platinen- und In-Line-Stecker.