同軸電纜供電 （PoC） 的工作原理是通過單根同軸電纜傳輸數(shù)據(jù)和電力，從而減少攝像頭和高清顯示器等車載系統(tǒng)的布線、重量和復(fù)雜性。PoC 對于滿足燃油效率標(biāo)準(zhǔn)、支持不斷增長的攝像頭數(shù)量以及增加現(xiàn)代車輛的顯示尺寸和分辨率至關(guān)重要。

布線簡化使車輛更易于生產(chǎn)和維護(hù)。使用同軸電纜可以顯著減少密集的高速汽車通信和控制系統(tǒng)以及線束中與電磁干擾 （EMI） 相關(guān)的挑戰(zhàn)。這導(dǎo)致關(guān)鍵信號的傳輸更加可靠和一致。

隨著高分辨率雷達(dá)、激光雷達(dá)和攝像頭的使用越來越多，以支持高級駕駛輔助系統(tǒng) （ADAS） 和自動駕駛的日益增加，汽車對高速連接的需求也在不斷增長。最新一代的PoC還可以支持使用平板顯示器（FPD）鏈接等標(biāo)準(zhǔn)的實時驅(qū)動程序接口的需求。

PoC 是一個非常強(qiáng)大的概念，它已體現(xiàn)在許多標(biāo)準(zhǔn)中，包括 IC 制造商的專有方法和標(biāo)準(zhǔn)組織的開源實現(xiàn)。每個實施例都提供適合特定應(yīng)用的信號傳輸速度和功率傳輸能力（表1）。

表 1.支持 PoC 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)示例。（表：TDK)

其中一些標(biāo)準(zhǔn)的最初引入早于 PoC 的發(fā)展。例如，F(xiàn)PD-Link III及更高版本可以采用PoC。千兆多媒體串行鏈路 （GMSL） 標(biāo)準(zhǔn)是 PoC 新興使用的另一個例子。GMSL 針對汽車攝像頭和傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。GMSL1 本身并不支持 PoC。新一代更快的標(biāo)準(zhǔn) GMSL2 和 GMSL3 集成了 PoC。

SerDes 和 PoC

序列化器和解串器 （SerDes） 接口是 PoC 實現(xiàn)中的常見元素，如上表 1 中列出的元素。使用 SerDes 可以將高頻數(shù)字信號和直流電源疊加在同軸電纜上。

SerDes 能夠?qū)碜詳z像機(jī)、激光雷達(dá)和其他源的高速并行數(shù)字輸出信號轉(zhuǎn)換為可通過單線發(fā)送的串行數(shù)據(jù)流。PoC 進(jìn)一步減少了電纜數(shù)量，因為單根電纜同時支持?jǐn)?shù)據(jù)和電源。此外，許多 PoC 實施使用兩個通信通道進(jìn)行數(shù)字信息的雙向傳輸。

兩個通道比一個好

在 PoC 系統(tǒng)中，正向和后向通道使用頻分復(fù)用 （FDM） 通過提供直流電源的同軸電纜傳輸不同頻率范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。FDM用于將兩個通道的總可用帶寬劃分為單獨的、不重疊的頻率范圍。

前向或下行通道將高速數(shù)據(jù)從攝像頭或其他傳感器傳輸?shù)街醒?ADAS 系統(tǒng)。傳輸頻率通常為 50 至 1,000 MHz 以上，并根據(jù)具體的 PoC 實施和應(yīng)用要求而有所不同。

后置或上游通道主要用于從中央 ADAS 系統(tǒng)發(fā)送到傳感器的控制信號。典型頻率為 1 至 40 MHz。

同軸電纜兩端的專用濾波電路使設(shè)備能夠區(qū)分直流電源、正向數(shù)據(jù)和反向通道數(shù)據(jù)。

過濾器是關(guān)鍵組件

在典型的 PoC 濾波器中，偏置三通電感器是在單根同軸電纜上將直流電源與高頻信號分離的重要組件。在PoC系統(tǒng)中，這些電感器阻止交流信號泄漏到電源中，相反，防止電源噪聲影響信號。

電感器能夠通過直流電流，同時向交流信號提供高阻抗，使其成為濾波和功率注入過程中的關(guān)鍵元件。發(fā)射端和接收端均使用特定的電感器來分離疊加的功率和數(shù)據(jù)信號，確?？煽康耐ㄐ哦唤档托盘栙|(zhì)量。

為保證信號完整性，濾波器解決方案必須能夠承載電流以提供電力，而不會使電感器飽和或超過任何濾波器組件的額定值。

為了保持信號完整性和良好的信噪比，PoC 濾波器解決方案必須設(shè)計為高阻抗（>通常為 1 kΩ），而同軸電纜通道的特性阻抗較低 （50 Ω）。使用多個級聯(lián)電感電容器 （LC） 級可以在 PoC 系統(tǒng)的整個頻率范圍內(nèi)保持這種高阻抗（圖 1）。

圖 1.三級級聯(lián)電感器可用于PoC濾波器，以覆蓋整個帶寬。（圖片來源：博通)

總結(jié)

汽車應(yīng)用中有多種 PoC 標(biāo)準(zhǔn)和實施。所有這些都有助于減輕解決方案重量并提高性能，包括滿足具有挑戰(zhàn)性的燃油效率標(biāo)準(zhǔn)。PoC 支持與攝像頭和激光雷達(dá)等設(shè)備的雙向通信。支持 PoC 的關(guān)鍵組件包括 SerDes 和級聯(lián)濾波器。