【導(dǎo)讀】高速汽車視頻傳輸鏈路即使通過了常規(guī)信號(hào)完整性(SI)的驗(yàn)證，仍有必要在真實(shí)的整車射頻(RF)環(huán)境下進(jìn)行驗(yàn)證。本文介紹了一項(xiàng)系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證案例研究，研究對(duì)象是一條基于串行器/解串器(SERDES)的千兆多媒體串行鏈路3(GMSL3)同軸汽車視頻傳輸路徑，該路徑出現(xiàn)了間歇性黑屏現(xiàn)象。作為基線調(diào)查的一部分，進(jìn)行了常規(guī)鏈路驗(yàn)證和基線設(shè)計(jì)審查。系統(tǒng)級(jí)測(cè)試顯示，上述現(xiàn)象、Wi-Fi 5GHz射頻活動(dòng)、同軸線束長(zhǎng)度與Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率掃描結(jié)果之間存在相關(guān)性。因此，本文從系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性(EMC)抗擾度的角度對(duì)該案例進(jìn)行分析。文章強(qiáng)調(diào)了僅憑SI合規(guī)性可能無法完全預(yù)測(cè)整車級(jí)視頻魯棒性的原因，并總結(jié)了驗(yàn)證汽車視頻傳輸系統(tǒng)射頻誘發(fā)行為時(shí)需要考慮的實(shí)際因素。
引言
現(xiàn)代汽車依賴高速視頻傳輸鏈路在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、座艙和中央計(jì)算域之間交換圖像數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，Wi-Fi、藍(lán)牙?、蜂窩通信、車聯(lián)網(wǎng)（V2X）和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）等無線通信系統(tǒng)工作在這些多千兆互連鏈路附近，形成了一個(gè)在視頻傳輸設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程中應(yīng)予以考慮的射頻環(huán)境。
傳統(tǒng)的高速鏈路驗(yàn)證側(cè)重于信號(hào)完整性(SI)指標(biāo)，例如插入損耗、回波損耗、阻抗不連續(xù)性、眼圖裕量和時(shí)鐘抖動(dòng)。3 這些檢查是評(píng)估受控傳輸通道特性的必要手段，但無法完全反映由線纜實(shí)現(xiàn)方式、接地與屏蔽策略以及整車導(dǎo)電結(jié)構(gòu)引起的射頻相互作用。
本文介紹了一項(xiàng)系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證案例研究：一條基于千兆多媒體串行鏈路3(GMSL3)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)同軸鏈路通過了常規(guī)設(shè)計(jì)檢查，但在Wi-Fi 5GHz射頻工作條件下出現(xiàn)了間歇性視頻輸出丟失。調(diào)查通過分析Wi-Fi射頻暴露、線束長(zhǎng)度、Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率掃描結(jié)果與視頻表現(xiàn)之間的相關(guān)性，為系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性(EMC)抗擾度解釋提供依據(jù)。
系統(tǒng)背景
該平臺(tái)通過一條點(diǎn)對(duì)點(diǎn)同軸GMSL3鏈路，使用MAX96793串行器和MAX96792A解串器，將視頻數(shù)據(jù)從ADAS域傳輸?shù)阶撚颉＝獯魍ㄟ^移動(dòng)行業(yè)處理器接口攝像頭串行接口2(MIPI? CSI-2?)，將視頻傳輸至應(yīng)用處理器。板載Wi-Fi模塊工作在5GHz頻段。圖1展示了從ADAS到座艙的GMSL3視頻傳輸整體架構(gòu)，表1總結(jié)了本案例研究中使用的系統(tǒng)配置。
圖1：GMSL3視頻傳輸架構(gòu)
在具有代表性的車輛運(yùn)行條件下進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證時(shí)，觀察到了上述現(xiàn)象。顯示屏最初運(yùn)行正常，但在特定驗(yàn)證條件下隨后出現(xiàn)了間歇性視頻丟失。由于該現(xiàn)象影響了可見的顯示輸出，且其表現(xiàn)與典型的高速鏈路裕量不足并不一致，因此在完成魯棒性評(píng)估之前需要進(jìn)一步調(diào)查。圖2顯示了在整車級(jí)驗(yàn)證過程中觀察到的間歇性黑屏現(xiàn)象。
圖2：間歇性黑屏現(xiàn)象
表1：系統(tǒng)配置
調(diào)查方法
第1步：基線鏈路和設(shè)計(jì)審查
調(diào)查首先遵循了常規(guī)的高速視頻傳輸鏈路驗(yàn)證流程。使用引腳到引腳S參數(shù)測(cè)量對(duì)GMSL3通道進(jìn)行了審查，并將結(jié)果與GMSL3通道規(guī)范進(jìn)行了比較。5 審查結(jié)果表明，此階段通道的常規(guī)性能處于可接受范圍內(nèi)。
審查還涵蓋了PCB布線、電源分配、接地、寄存器配置、軟件初始化和上電時(shí)序。3 這些基線檢查引導(dǎo)調(diào)查轉(zhuǎn)向針對(duì)間歇性黑屏現(xiàn)象的運(yùn)行環(huán)境相關(guān)性分析。圖3總結(jié)了驗(yàn)證流程：從基線審查到環(huán)境相關(guān)性分析，再到線纜長(zhǎng)度A/B對(duì)比和Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率掃描測(cè)試。
圖3：調(diào)查流程
第2步：環(huán)境相關(guān)性測(cè)試
完成基線鏈路和設(shè)計(jì)審查后，調(diào)查轉(zhuǎn)向運(yùn)行環(huán)境相關(guān)性分析。將車輛測(cè)試條件與該視頻現(xiàn)象是否出現(xiàn)進(jìn)行比較，特別是無線工作模式。黑屏現(xiàn)象與Wi-Fi 5GHz信號(hào)發(fā)射表現(xiàn)出更強(qiáng)的相關(guān)性，且在禁用5GHz工作的特定條件下有所減輕，這使調(diào)查方向轉(zhuǎn)向視頻傳輸路徑周圍可能存在的系統(tǒng)級(jí)射頻抗擾度問題。
第3步：線纜長(zhǎng)度A/B對(duì)比和Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率掃描
通過線纜長(zhǎng)度A/B對(duì)比評(píng)估了射頻抗擾度。使用短線纜時(shí)，在相同的Wi-Fi工作條件下顯示保持穩(wěn)定。使用較長(zhǎng)線纜配置時(shí)，在Wi-Fi 5GHz工作期間觀察到間歇性視頻丟失，表明線纜長(zhǎng)度和線束實(shí)現(xiàn)方式可能影響了射頻抗擾度。
隨后使用Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率掃描，更直接地測(cè)試射頻相關(guān)性。在驗(yàn)證條件下，改變Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率會(huì)影響該現(xiàn)象的表現(xiàn)，提供了額外的射頻相關(guān)性證據(jù)。表2總結(jié)了主要觀察結(jié)果及其解釋。
主要發(fā)現(xiàn)
討論：系統(tǒng)級(jí)射頻耦合概念
綜合來看，表2中的觀察結(jié)果更支持將該現(xiàn)象解釋為視頻傳輸路徑周圍的系統(tǒng)級(jí)EMC抗擾度問題。
影響射頻抗擾度的線束實(shí)現(xiàn)因素
從EMC角度來看，線束的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式也是整車射頻環(huán)境的一部分。線纜幾何形狀、屏蔽方式、接地策略、附近導(dǎo)電結(jié)構(gòu)等物理實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，會(huì)影響射頻能量耦合進(jìn)系統(tǒng)的方式。
線纜長(zhǎng)度是影響系統(tǒng)易受干擾性的一個(gè)實(shí)現(xiàn)變量。更長(zhǎng)的路徑可能會(huì)增加對(duì)射頻環(huán)境的暴露，并改變共模電流特性，這與使用較長(zhǎng)線纜配置時(shí)觀察到的更高易受干擾性一致。
射頻暴露對(duì)視頻傳輸魯棒性的影響
證據(jù)支持系統(tǒng)級(jí)解釋：Wi-Fi 5GHz射頻暴露結(jié)合線束實(shí)現(xiàn)方式，可能會(huì)在某些易受干擾的整車條件下降低端到端視頻傳輸?shù)聂敯粜浴?/p>
在此背景下，射頻易受干擾性應(yīng)視為射頻環(huán)境、視頻傳輸路徑、具體實(shí)現(xiàn)方案相關(guān)因素（如線纜長(zhǎng)度、布線、接地和屏蔽）之間的相互作用。4 這些因素會(huì)影響共模特性，并降低端到端魯棒性裕度，即使常規(guī)通道性能仍在可接受范圍內(nèi)。
這種系統(tǒng)級(jí)分析方式與驗(yàn)證數(shù)據(jù)相符，并指出了需要重點(diǎn)審查的實(shí)際方面，包括射頻源管理、線束實(shí)現(xiàn)方案、接地和屏蔽策略及整車級(jí)共存驗(yàn)證。圖4以框圖形式總結(jié)了這一系統(tǒng)級(jí)射頻耦合概念。
圖4：系統(tǒng)級(jí)射頻耦合概念
系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證注意事項(xiàng)
本案例總結(jié)了未來基于GMSL?的汽車視頻傳輸鏈路需要重點(diǎn)關(guān)注的系統(tǒng)級(jí)審查項(xiàng)目。這些要點(diǎn)應(yīng)根據(jù)各車輛平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行調(diào)整。
審查視頻傳輸路徑周圍的射頻暴露情況
在驗(yàn)證過程中，應(yīng)將視頻傳輸路徑同時(shí)作為高速信號(hào)路徑和整車射頻環(huán)境的一部分進(jìn)行評(píng)估。測(cè)試應(yīng)在可行的情況下比較線纜長(zhǎng)度、布線、天線狀態(tài)和Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率。應(yīng)審查無線射頻源附近的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)情況，因?yàn)檫@些因素可能影響射頻暴露、共模特性和視頻魯棒性。
分析接地、屏蔽與接口特性之間的關(guān)聯(lián)
如果出現(xiàn)與射頻相關(guān)的現(xiàn)象，應(yīng)同時(shí)審查接地、屏蔽、連接器實(shí)現(xiàn)和PCB回流路徑質(zhì)量。4這些因素可能影響共模特性，以及共模干擾在視頻傳輸路徑中轉(zhuǎn)換為差模干擾的過程。因此，除信號(hào)完整性檢查外，還應(yīng)開展EMC檢查，以評(píng)估系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量以及高速接口附近的局部回流電流特性。
將驗(yàn)證范圍擴(kuò)展至常規(guī)鏈路檢查之外
常規(guī)的鏈路驗(yàn)證和基線設(shè)計(jì)審查仍然是必要的，但可能無法完全預(yù)測(cè)整車級(jí)魯棒性。驗(yàn)證還應(yīng)包括無線共存測(cè)試、射頻相關(guān)性測(cè)試、線纜長(zhǎng)度A/B對(duì)比、Wi-Fi發(fā)射功率掃描測(cè)試，并在具有代表性的運(yùn)行條件下監(jiān)測(cè)視頻傳輸路徑。借助日志、鏈路狀態(tài)指標(biāo)、誤差計(jì)數(shù)器、故障寄存器和系統(tǒng)遙測(cè)數(shù)據(jù)，有助于在系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證期間將射頻條件與視頻表現(xiàn)關(guān)聯(lián)起來。
結(jié)論
本案例研究對(duì)一條采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)GMSL3同軸鏈路的汽車視頻傳輸路徑中出現(xiàn)的間歇性黑屏現(xiàn)象進(jìn)行了分析。在完成基線SI、布局、軟件和電源檢查后，系統(tǒng)級(jí)測(cè)試顯示W(wǎng)i-Fi 5GHz射頻活動(dòng)、同軸線纜長(zhǎng)度、Wi-Fi 5GHz發(fā)射功率掃描結(jié)果與觀察到的現(xiàn)象之間存在相關(guān)性。
研究結(jié)果支持從系統(tǒng)級(jí)EMC角度解釋該現(xiàn)象，并凸顯了在整車層面驗(yàn)證射頻暴露、線束實(shí)現(xiàn)、接地與屏蔽策略以及診斷可觀測(cè)性的價(jià)值。
