【应用】正向通道数据速率最高3Gbps的TLPAI3225系列POC电感，满足车载摄像头的要求

时间： 2022-04-15 来源：韬略科技

技术问答

随着汽车智能化、电子化的推进，无人驾驶已经是未来汽车发展的必然趋势。在没有人为干预的情况下，自动驾驶汽车可以通过传感器感知周围环境、规划行车路线并控制汽车安全抵达目的地。汽车对周围环境的辨别是通过摄像头、毫米波雷达、激光雷达等产品，这些产品替代人的眼睛。自动驾驶L2等级搭载的摄像头数量在5-8颗，L3等级能到8颗以上。

目前在市面上车载摄像头常见的传输方式是采用CVBS、AHD等模拟信号传输。POC作为一种新型的传输方式，相对于CVBS、AHD来说，POC传输具有更高的传输速率、传输线束更少等优势外，并满足ADAS摄像头分辨率、动态范围和帧速率越来越高的要求。

图1 自动驾驶等级图

图2 车载摄像头空间预测

POC是什么

POC(Power Over Coaxial)是一种基于同轴线缆中形成影像传输、同轴控制、电源叠加的技术。在同轴电缆中传输高清视频信号同时也传输电源，即把高清影像、同轴等信号与供电电源复合在一起，在一根同轴线上传输。

POC电路分析

图3 POC电路

电路设计原则：

PoC电路是由多个传统电感构成，用于创建一个宽频带滤波器，该频带覆盖GMSL正向和反向通道使用的全部频谱，因为单个传统电感不能创建出足够大的频带，因此POC电感的出现可以解决这个难点。上图中韬略科技POC电感TLPAI3225Series在低频时有很低阻抗，可以使DC直流电源顺利通过，在高频1MHz~1GHz时有大于>1KΩ或2KΩ的阻抗抑制正向通道数据（摄像头采集的数据信号）及反向通道（控制信号）数据通过，防止摄像头采集的信号泄露到直流电源端，同时采用100nF电容隔离直流信号，耦合高速信号，在要求的带宽区间内具有足够低的阻抗，使得高速信号顺利通过。

图4 POC电路通道的信号流向

如上图4所示的正向通道和反向通道的数据流向，其中正向通道传输的数据是摄像头采集的视频数据，数据的速率超过500MBps（最高能到3Gbps），反向通道的数据是1~4MHz的时钟控制信号。其中不同型号的串行解串器芯片，传输速率会有所不同，具体的传输速率可以看对应的芯片规格书。

图5 PoC电路阻抗特性曲线图

如图5所示，某款串行器要求的频率阻抗特性曲线图，可以看出在低频时可以让DC直流电源在一个低阻抗状态上传输，并且在高频时要确保通信频带的阻抗高于1kΩ，确保正向通道和反向通道的信号无丢失。4~6MHz为反向通道的时钟频段，70~700MHz为视频信号和PCLK频段，在此期间POC滤波的阻抗都可以达到1KΩ以上的阻抗，抑制视频信号丢失。

POC电感参数对比和测试

1. 传统电感和POC电感结构对比

图6 传统电感和POC电感的结构图

根据图6所示，第一个截面图是传统电感截面图的这种绕制方法，该绕线方法不仅造成线与线存在寄生电容，层与层之间也产生了寄生电容，而第二个截面图是POC电感的绕制方法截面图，该绕线方法只存在线与线之间产生寄生电容，ESC更少。因此POC电感相对于传统的谐振频率更大、滤波带宽更宽。

图7 传统电感和POC电感的频率特性阻抗曲线对比

图7可以看出同样的感量、封装相近的两颗电感的频率特性阻抗曲线对比，一体成型电感的1KΩ阻抗带宽为23.024MHz，谐振频率为14.579MHz。POC电感的1KΩ阻抗带宽为1.193GHz，谐振频率为117.732MHz。可以看出POC电感相比于传统电感在滤波带宽、谐振频率上优势更明显。

2. 不同参数的TLPAI3225系列POC电感的对比

图8 韬略POC电感参数对比图

图9 不同感量的POC电感的频率特性阻抗曲线对比图

从上图9可以看出10μH感量的POC电感的1KΩ阻抗带宽为942.765MHz，谐振频率为174.945MHz、22μH感量的POC电感的1KΩ阻抗带宽为1.208GHz，谐振频率为115.511MHz、47μH感量的POC电感的1KΩ阻抗带宽为1.001GHz，谐振频率为85.372MHz。

图10 不同感量的POC电感的S参数对比图

从上图10可以看出10μH、22μH、47μH的感量的POC电感的S11参数接近于0dB，对于信号的反射接近100%，达到了很好的隔离效果。S21的参数10μH感量的插入损耗在192.922MHz时达到41dB的损耗、22μH感量的插入损耗在85.372MHz时达到47dB的损耗、47μH感量的插入损耗在105.198MHz时达到48dB的损耗。

3. 韬略POC电感与其他品牌的对比

图11 频率特性阻抗曲线对比图

对比结果：

图12 S参数对比

使用同样大小的封装、感量、其他条件相同情况下做S参数的对比，从图12可以看出S11的参数差异不是很大，S21参数对比韬略的1KΩ阻抗带宽为1.049GHz、谐振频率在116.008MHz、插入损耗为46dB。品牌1的1KΩ阻抗带宽为912.619MHz、谐振频率在113.761MHz、插入损耗为42dB。品牌2的1KΩ阻抗带宽为690.265MHz、谐振频率在149.601MHz、插入损耗为37dB。

4. 应用案例

图13 整改测试数据

上图13是POC电感和传统电感在DMS的测试对比数据，可以看出使用传统的电感滤波和POC电感滤波效果差异很大，POC电感在高频的滤波效果更好。

总结

随着自动驾驶的不断普及，车载数字高清摄像头的应用将越来越广泛，POC电路的需求相应的也在快速增加。综合上诉对比测试情况，我司迎合自动驾驶这大趋势研发的POC电感，能完美兼容数字高清摄像头高带宽、高TLPAI3225及高阻抗的要求。

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