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车用电缆：串联车联网，驶向智能与安全的关键未来 随着人工智能、数据库、半导体制程等新兴科技的发展，汽车不再只是单纯的代步工具，更摇身一变成为智能移动载具。车用电子系统的导入，让驾驶能够以更安全、更智能、更个人化的方式抵达目的地。然而，串接这一切智能与安全的关键，正是看似不起眼的车用电缆。 3项潜在风险 不容忽视 车用电缆负责传递车辆传感器、控制器、执行器等各项电气讯号，扮演着车辆运作的神经系统。然而，在复杂的车用环境中，车用电缆却面临以下主要潜在风险： 电磁干扰： 车辆周边充斥着各式电磁讯号，若车用电缆抗干扰性不足，恐怕导致传感器误判，影响车辆安全系统运作。 带宽不足： 随着车用电子系统功能日益复杂，对传输带宽的需求也随之提升。若车用电缆带宽不足，可能引发讯号传输延迟或遗失，影响系统运作。 阻抗不良： 车用电缆的阻抗会影响讯号传输效率。若阻抗设计不良，进而造成传输衰减，降低系统效能。 车用电缆应用环境多元，涵盖摄影、音响、导航、雷达等系统。我们曾遇到的案例是客户本身有抽线厂，在开发车用电缆前需要针对该产品的裸线设计进行测试，目的在于确认裸线组件是否能符合Open Alliance规范；然而他们没有能力自己测试，遇到问题时不知从何解决，因此协寻百佳泰的协助。 客户的问题与难处：在严苛的测试环境要求下，如何排除错误？ 客户想针对裸线的部分提前确认其产品能够符合Open Alliance规范，客户针对这个需求面对到以下挑战 严苛的测试环境要求 车用电缆测试环境必须符合严苛的规范要求，以确保测试结果的准确性。这对测试设备和治具提出了极高的要求。例如：测试设备需要具备足够的带宽和信噪比，以准确测量车用电缆的电气性能；治具则需要确保待测物与测试设备的良好接触，并避免引入额外的噪声干扰。 百佳泰针对车用电缆测试开发了专用的Conductive Drum，可以有效解决最大长度落于10m、15m的车用电缆架设问题。Conductive Drum采用导电材质制成，可以确保待测物与测试设备的良好接触，并避免测试过程中线材间的讯号相互干扰。 开发阶段的问题分析 在车用电缆的开发阶段，当验证发生问题了如何确认与解决问题？这间客户就是在验证中发生下方叙述之问题，客户对测试结果完全没有能力进行解析，更不知道要从何着手进行debug，百佳泰可以协助客户分析共模噪声抑制能力不足的原因，并提供有效的解决方案。 共模噪声抑制能力不足： 共模噪声是指由电源线传导的噪声，会对车用电子系统造成干扰。如果车用电缆的共模噪声抑制能力不足，则会导致传感器误判，影响车辆安全系统运作。 解决方案-如何除错 针对这个需求，拥有完整的验证环境跟能力可帮助客户完成需要的验证，同时也为客户提前发现了一个重要问题 – Mode Conversion Loss fail，并协助解决。 车用电缆的Mode Conversion Loss难题 车用电装设备多数布局于车室前端，设备间隙相对密集，加上现今主机大多为复合式传输接口，一旦讯号传输过程中产生的共模噪声(common mode noise)过大，即有可能造成设备间互相干扰。因此，在车用规格的高频控制与检测中，Mode Conversion Loss是最令人头疼的项目，共模噪声看不到摸不着，尽管客户在线材接地与屏蔽层的处理已极其谨慎，其最终结果还是不尽人意。 下图为百佳泰协助客户验证其一款车用电缆，可以看到该款线材的Mode Conversion Loss介于10MHz~100MHz频率区间，已超过规范标准因而判定为Fail，经过分析并提供适当建议后，可以发现原本Fail的数据已被控制在标准规格线下，且同频段获得7dB的余量空间。 车用电缆串接的不只是电子设备，更攸关驾驶与乘客的生命安全，严格的把关极为重要，因此客户发现问题后积极的寻求我们协助解决，而我们以丰富的经验判断会发生Mode Conversion Loss过高的三大原因如下： 1. 讯号对线路长度匹配不良： 讯号传输线的长度与阻抗特性需相互匹配，若匹配不良则可能导致讯号反射，进而产生共模噪声。 2. 共地结构问题： 车用电缆的共地结构需设计完善，以确保良好的接地效果。若共地结构设计不良，则可能导致共模噪声增加。 3. 编织密度不足： 车用电缆的屏蔽层由金属编织而成，编织密度越高，对共模噪声的抑制效果越好。若编织密度不足，则可能导致共模噪声增加。 在上述案例中，百佳泰经过分析发现，该款车用电缆的Mode Conversion Loss过高主要原因是编织密度不足。因此建议客户提高编织密度，并提供具体的编织密度参数。客户根据百佳泰所提出的建议，对产品进行了改进，最终成功将Mode Conversion Loss控制在规范标准以内。