1、什么是@@@@PoC（Power over Coax）？
PoC是@@Power over Coax的@@缩写@@，是@@一种通过在@@信号电缆上叠加电源实现无需另外@@准备@@电源专用@@电缆的@@传输方法@@。PoC用@@于汽车和工业设备@@@@，在@@汽车中被用@@于@@ADAS和环视摄像头@@，有助于简化布线设计和减轻线束的@@重量@@。在@@工业设备@@中被用@@于外观检查摄像头等@@。宽敞的@@生产线需要较长的@@电缆@@，但是@@@@通过使用@@@@@@PoC可以减少电缆数量并简化布线@@。
传统传输系统@@和@@PoC之间@@的@@区别@@
PoC系统@@应用@@实例@@
2、 PoC所需的@@电路@@@@
PoC多用@@于@@SerDes接口@@，其中串行器和解串器通过同轴电缆连接@@。在@@该同轴电缆上@@，高频信号和直流@@电流叠加在@@一起@@。在@@这种情况下@@，将配置偏置@@@@T电路@@，以防止高频信号串入电源线中@@，或@@者直流@@电流流入解串器中@@。偏置@@T电路@@中使用@@@@了阻断直流@@并同时使高频通过的@@电容器@@@@，以及阻断高频并同时使直流@@通过的@@线圈@@。本文中将用@@于偏置@@@@T电路@@的@@电容器@@称为@@偏置@@@@T电容器@@。
Bias-T电感器@@所需的@@特性@@
由于@@Bias-T电感器@@的@@作用@@是@@阻止交流电并通过@@直流@@电@@，因此@@该电感器@@必须具有高阻抗@@。如果阻抗过低@@，则交流信号成分会泄漏到@@电源线@@，并且沿同轴电缆传输的@@信号成分@@会衰减@@。
关于@@Bias-T电感器@@所需要的@@特性@@
测量@@信号线的@@特性阻抗@@
我们调查了@@Bias-T电感器@@对@@信号线特性阻抗的@@影响@@@@。
将网@@络分析仪连接到@@配备@@了@@SerDes IC或@@Bias-T电路@@的@@基板@@上@@，并通过@@TDR法测量@@了特性阻抗@@。
测量@@信号线的@@特性阻抗@@
传输线的@@特性阻抗会根据基板的@@布线设计和@@188足彩外围@@app
的@@位置而变动@@。通过抑制这种变动并使之保持平滑@@，传输特性将得到@@改善@@。为@@了保持平滑@@，Bias-T电感器@@的@@阻抗必须足够高@@。因为@@如果@@Bias-T电感器@@的@@阻抗较低@@，则传输线的@@特性阻抗将下降@@。右图显示了将@@Bias-T电感器@@替换为@@短路片的@@极端例子@@。可以确认特性阻抗从@@@@50欧姆迅速变化到@@@@0Ω。
3、Bias-T电路@@对@@SI的@@影响@@
Bias-T电感器@@所需的@@特性@@-较广的@@频率范围@@
理想的@@电感器@@@@阻抗会与频率成比例增加@@，但实际的@@电感器@@@@却并非如此@@。阻抗曲线呈抛物线形@@。
为@@了找出@@PoC用@@的@@@@Bias-T电感器@@需要在@@哪个频率下具有较高的@@阻抗@@，我们在@@频率轴上测量@@了@@SerDes的@@信号成分@@。
结果@@发现@@，SerDes的@@信号分布在@@较宽的@@频率范围内@@，Bias-T电感器@@需要在@@较宽的@@频率范围内具有高阻抗@@。
PoC系统@@（SerDes）的@@信号频率成分测量@@方法@@
用@@于验证的@@@@Bias-T电路@@的@@特性@@
由于@@单个普通电感器@@不能覆盖较宽的@@频率范围@@，因此@@需要将具有不同自谐振频率的@@多个电感器@@进行组合以覆盖较宽的@@频率范围@@。另一方面@@，为@@Bias-T开发的@@@@电感器@@@@@@LQW32FT系列@@单体可覆盖较宽的@@频率范围@@，因此@@可以减少电感器@@@@188足彩外围@@app 的@@数量@@。
测量@@SI
我们确认了多个电感器@@的@@组合和针对@@Bias-T开发的@@@@LQW32FT两者之间@@在@@@@SerDes信号的@@@@SI（Signal Integrity）上是@@否存在@@差异@@。
组合多个电感器@@时@@@@，阻抗曲线不稳定@@，因此@@信号波形受到@@干扰@@。另一方面@@，使用@@@@LQW32FT系列@@时@@，信号波形被正常传输@@，未受到@@干扰@@。
信号线透射特性@@（S21）和反射特性@@@@（S11）
波形完整性的@@下降是@@由传输线的@@传输特性的@@劣化所导致的@@@@。
查看偏置@@@@T信号传输端的@@穿透特性@@S21，可知使用@@@@@@LQW32F系列@@时@@的@@特性更佳@@。
另外@@，反射特性@@S11也在@@使用@@@@@@LQW32FT系列@@时@@较为@@良好@@。
4. 电缆对@@SI的@@影响@@
测量@@系统@@@@
为@@了确认车载同轴电缆的@@特性对波形的@@影响@@@@，我们让信号发生器的@@信号流过车载同轴电缆并用@@示波器观察波形@@，同时通过@@S21测试@@了电缆的@@透射损耗特性@@@@。
电缆的@@透射损耗特性@@（S21）
更改电缆长度后@@发现@@，电缆越长@@，高频波形质量下降越明显@@。这就说明@@，电缆对@@SI的@@影响@@不容忽视@@。测试@@Bias-T电感器@@时@@，必须通过包括电缆在@@内的@@测试@@系统@@确认@@S参数@@。
5、电源噪声@@对@@PoC系统@@的@@@@影响@@
直流@@-直流@@(DC-DC)转换器@@通常被作为@@@@PoC电路@@的@@电源@@IC使用@@@@，但是@@@@由于@@直流@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@在@@内部进行高速开关@@，因此@@开关噪声@@可能会成为@@问题@@。由直流@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@引起的@@开关噪声@@问题会对@@PoC系统@@产生不良影响的@@事例已经得到@@了确认@@。开关噪声@@可以在@@差模和共模两种模式下通过同轴电缆进行传导@@。
差模噪声@@引起的@@问题@@
开关引起的@@电源噪声@@对@@@@SI的@@影响@@
PoC信号在@@同轴电缆的@@中心导体和屏蔽层@@之间@@以差模方式传导@@。在@@不受外部噪声@@影响的@@情况下@@，可以保持良好的@@波形质量@@。但是@@@@，如果开关噪声@@进入同轴电缆并以差分模式传导@@，则波形质量可能会下降@@。
我们确认了多个电感器@@的@@组合和针对@@Bias-T开发的@@@@LQW32FT两者之间@@在@@@@SerDes信号的@@@@SI（Signal Integrity）上是@@否存在@@差异@@。
组合多个电感器@@时@@@@，阻抗曲线不稳定@@，因此@@信号波形受到@@干扰@@。另一方面@@，使用@@@@LQW32FT系列@@时@@，信号波形被正常传输@@，未受到@@干扰@@。
测量@@开关引起的@@电源噪声@@对@@@@@@SI的@@影响@@
为@@了确认开关控制的@@直流@@@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@噪声@@造成的@@影响@@@@，我们将@@Bias-T电感器@@和同轴电缆连接到@@直流@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@，并用@@示波器确认了其对波形的@@影响@@@@。
此时@@，信号发生源为@@@@3Gbps，并且使用@@@@了开关频率为@@@@200kHz的@@直流@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@。
以下是@@用@@示波器观察到@@的@@波形@@。观察到@@的@@波形为@@@@3Gbps的@@高频和@@200 kHz的@@低频叠加后@@的@@波形@@。3Gbps信号的@@@@基准电位以@@200kHz的@@周期进行变动@@。变动幅度为@@约@@70mV。由于@@基准电位的@@变动可能会对通信产生不良影响@@，因此@@我们讨论了如何使基准电位稳定@@。
讨论通过添加@@Bias-T电感器@@来降低开关噪声@@@@
为@@了抑制@@200kHz噪声@@，我们在@@直流@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@和信号线之间@@安装@@Bias-T电感器@@的@@地方添加了@@100uH电感器@@LQH3NPH101MME。通过对@@Bias-T电感器@@以串联方式添加@@100uH的@@电感器@@@@，可以增加@@200kHz左右的@@低频区域的@@阻抗@@。
改善后@@的@@结果@@@@
更改电缆长度后@@发现@@，电缆越长@@，高频波形质量下降越明显@@。这就说明@@，电缆对@@SI的@@影响@@不容忽视@@。测试@@Bias-T电感器@@时@@，必须通过包括电缆在@@内的@@测试@@系统@@确认@@S参数@@。
共模噪声@@引起的@@问题@@
开关引起的@@电源噪声@@对@@@@辐射噪声@@的@@影响@@@@
接下来@@，考虑开关噪声@@在@@同轴电缆的@@中心导体与屏蔽层@@之间@@以共模方式传导的@@情况@@。
共模噪声@@往往会增加辐射噪声@@电平@@，因此@@开关噪声@@有可能会引起辐射噪声@@问题@@@@。
开关引起的@@电源噪声@@对@@@@辐射噪声@@的@@影响@@@@及测量@@方法@@
为@@了测试@@同轴电缆辐射的@@噪声@@@@@@，我们按以下方法连接内置直流@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@的@@基板和内置@@Bias-T电路@@的@@基板@@，并用@@同轴电缆将配备@@@@Bias-T电路@@的@@基板@@彼此连接@@，然后@@用@@电流探头测量@@从@@同轴电缆辐射的@@噪声@@@@@@。由于@@要用@@电流探头夹住同轴电缆@@，因此@@检测到@@的@@是@@共模噪声@@@@。
开关引起的@@电源噪声@@对@@@@辐射噪声@@的@@影响@@@@
首先@@，由于@@Bias-T电感器@@预期可以起到@@滤波器的@@作用@@@@，因此@@我们在@@未安装电感器@@@@（无滤波器@@）和已安装电感器@@@@（仅电感器@@@@）的@@条件下比较了噪声@@测量@@结果@@@@@@，但两者之间@@几乎没有变化@@。这可能是@@因为@@@@Bias-T电感器@@仅对差模噪声@@有效@@。
接下来@@，为@@了抑制@@沿中心导体与屏蔽层@@传导的@@共模噪声@@而添加了共模扼流线圈@@@@（CMCC*）后@@，发现能将噪声@@电平抑制@@5到@@10dB。
6、辐射噪声@@对策@@实例@@
接下来@@，我们尝试使用@@@@带有@@PoC系统@@的@@@@SerDes测试@@基板@@测量@@辐射噪声@@@@，并采取了静噪对策@@@@。用@@1.5米的@@车载同轴电缆连接@@Tx侧和@@Rx侧的@@测试@@基板@@@@，并向@@Rx侧供电@@，再测量@@测试@@基板@@工作时的@@辐射噪声@@@@。
初始状态@@
测量@@辐射噪声@@时@@，在@@30MHz至@@2.5GHz的@@整个范围内均确认到@@宽带噪声@@@@，并且存在@@超出标准值的@@频带@@。
近磁场分布@@测量@@结果@@@@@@
为@@了确定基板上的@@噪声@@@@源@@，我们在@@基板表面进行了近磁场分布@@测量@@@@。
在@@SerDes IC的@@信号线及@@IC电源线上观测了宽带噪声@@频谱@@。此外@@，在@@比较两者的@@光谱形状时@@，发现其值不同但形状相似@@。
这表明信号线和电源线具有相同的@@噪声@@@@源@@。
信号线显示较高的@@电平@@，因此@@SerDes信号很可能是@@噪声@@源@@。
※由于@@此测试@@基板@@上的@@直流@@@@@@-直流@@(DC-DC)转换器@@不是@@开关控制类型@@，因此@@不是@@由开关噪声@@引起的@@磁场分布@@。
来自@@Serializer的@@噪声@@@@传导路径@@@@@@（推测@@）
推测@@的@@噪声@@@@传导路径@@@@@@如下@@。
- 路径@@①：噪声@@传导至@@基板@@GND、电缆的@@屏蔽层@@和信号线@@。
- 路径@@②：路径@@①的@@噪声@@@@耦合到@@电源层@@@@，噪声@@传导至@@电源电缆@@。
从@@Serializer IC发送的@@信号的@@@@噪声@@成分耦合到@@基板上的@@@@GND层@@，并以共模方式沿同轴电缆传导@@。（路径@@①）
噪声@@成分传导至@@配备@@了@@Deserializer IC的@@基板上@@，并且通过在@@基板内耦合至@@电源层@@@@，从@@而沿电源电缆以共模方式传导@@。（路径@@②）
为@@了对路径@@@@①实施对策@@@@，安装了信号用@@@@CMCC——DLW21SH391XQ2。
为@@了对路径@@@@②实施对策@@@@，安装了电源用@@@@CMCC——PLT5BPH5013R1SN。
结果@@，在@@30MHz到@@1000MHz之间@@，与没有滤波器的@@状态相比@@，噪声@@被抑制@@了@@10到@@20dB。
村田推荐的@@共模扼流线圈@@@@
对策@@①＋②
通过同时采用@@这@@2种对策@@@@，在@@30MHz到@@2.5GHz的@@所有频率中@@，最大抑制约@@25dB的@@噪声@@@@。
7、总结@@
- 对于@@PoC系统@@，验证了@@Bias-T电感器@@对@@SI的@@改善以及@@CMCC对噪声@@的@@抑制效果@@。
- 通过使用@@@@具有宽带特性的@@电感器@@@@@@（LQW32FT系列@@），SI得到@@了改善@@。
- 由于@@电缆对@@@@SI的@@影响@@不容忽视@@，因此@@测试@@@@PoC系统@@的@@@@Bias-T电感器@@时@@，最好通过包括电缆在@@内的@@@@S参数@@特性来进行测试@@@@。
- 考虑并验证了@@直流@@@@-直流@@（DC-DC）转换器@@的@@开关噪声@@对@@SI产生不良影响的@@可能性@@。结果@@，确认了通过@@PoC的@@Bias-T电感器@@可以减少开关噪声@@@@。
- 确认了直流@@@@-直流@@（DC-DC）转换器@@的@@开关噪声@@和@@SerDes信号会成为@@噪声@@源@@，并可能使辐射噪声@@电平恶化@@。已经发现@@，共模扼流线圈@@（DLW21S系列@@）对解决该问题是@@有效的@@@@。