Signal integrity on high speed twisted pair in automotive domain
Intégrité de signaux sur paires torsadées haut débit dans le domaine automobile
Résumé
Today and more and more with the development of autonomous vehicles, the volume of digital data to be transmitted within an automobile requires networks supporting a high data rate. Twisted pair cables (such as Ethernet and LVDS) will be the most commonly used cables for high-speed wired communications in the future. Although high-speed networks solve the problem of data throughput, the study of their immunity is a new problem in the automotive industry. This is generally based on the measurement of the transfer impedance for low frequencies and on shielding effectiveness measurements for high frequencies. In addition, the immunity measurements of this type of cable are often limited to the calculation of the voltage and the current induced on the cable and do not involve checking the quality of the transmitted signal. In this thesis, a "virtual" method for verifying the transmission reliability of high-speed networks is proposed. The method is based on the measurement of S parameters using different means of measurement such as the reverberation chamber and the current injection probe (BCI). It is indeed shown that it is possible to predict the integrity of data transmission for a cable under any electromagnetic attack at one or more given frequencies. A stochastic CM/DM conversion application method is applied in measurement to model the impact of common mode impedance imbalance on signal integrity transmitted through a twisted pair. Numerical simulation is used to increase the accuracy of the signal integrity test method. Indeed, having a reliable model of the geometry of the cable and the precise values of the impedance CM of the various equipment to the electrical network, it is possible to verify the integrity of the signal in conditions very close to real cases. The proposed method aims to meet the requirements imposed by the Open-Alliance organization, which specify rules for the immunity of high-speed networks.
Aujourd'hui et de plus en plus avec le développement des véhicules autonomes, le volume de données numériques à transmettre au sein d’une automobile nécessite des réseaux prenant en charge un débit de données élevé. Les câbles à paires torsadées (comme Ethernet et LVDS) seront dans le futur les câbles les plus souvent utilisés pour les communications filaires à haute vitesse. Bien que les réseaux à grande vitesse résolvent le problème du débit de données, l’étude de leur immunité est un problème nouveau dans l’industrie automobile. Celle-ci est généralement basée sur la mesure de l'impédance de transfert pour les basses fréquences et sur des mesures d’efficacité de blindage pour les hautes fréquences. Aussi, les mesures d'immunité de ce type de câble sont souvent limitées au calcul de la tension et du courant induits sur le câble et n'impliquent pas de vérifier la qualité du signal transmis. Dans cette thèse, une méthode « virtuelle » pour la vérification de la fiabilité de transmission des réseaux à hautes vitesse est proposée. La méthode est basée sur la mesure de paramètres S en utilisant des différents moyens de mesure tel que la chambre réverbérante et la sonde d’injection de courant (BCI). On montre en effet qu’il est possible de prédire l’intégrité de la transmission des données pour un câble sous une agression électromagnétique quelconque à une ou plusieurs fréquences données. Une méthode d’application de conversion CM/DM est tout d’abord appliquée afin de modéliser l’impact du déséquilibre des impédances de mode commun sur l’intégrité de signal transmis à travers d’une paire torsadée. La simulation numérique est utilisée ensuite afin de prendre en compte des cas industriels plus réalistes. En effet, ayant un modèle fiable de la géométrie du câble et les valeurs précises des impédances de mode commun des différents équipements, il est possible de vérifier l’intégrité du signal dans les conditions très proche des cas réels. La méthode proposée est destinée à répondre aux exigences imposées par l’organisation Open-Aliance qui impose des règles pour l’immunité des réseaux haut-débit.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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