浅谈PoC系统所需的电感器和静噪对策解决方案-电子发烧友网

1什么是PoC（Power over Coax）？

PoC是Power over Coax的缩写，是一种通过在信号电缆上叠加电源实现无需另外准备电源专用电缆的传输方法。PoC用于汽车和工业设备，在汽车中被用于ADAS和环视摄像头，有助于简化布线设计和减轻线束的重量。在工业设备中被用于外观检查摄像头等。宽敞的生产线需要较长的电缆，但是通过使用PoC可以减少电缆数量并简化布线。

传统传输系统和PoC之间的区别

PoC系统应用实例

2PoC所需的电路

PoC多用于SerDes接口，其中串行器和解串器通过同轴电缆连接。在该同轴电缆上，高频信号和直流电流叠加在一起。在这种情况下，将配置偏置T电路，以防止高频信号串入电源线中，或者直流电流流入解串器中。偏置T电路中使用了阻断直流并同时使高频通过的电容器，以及阻断高频并同时使直流通过的线圈。本文中将用于偏置T电路的电容器称为偏置T电容器。

Bias-T电感器所需的特性

由于Bias-T电感器的作用是阻止交流电并通过直流电，因此该电感器必须具有高阻抗。如果阻抗过低，则交流信号成分会泄漏到电源线，并且沿同轴电缆传输的信号成分会衰减。

关于Bias-T电感器所需要的特性
测量信号线的特性阻抗

我们调查了Bias-T电感器对信号线特性阻抗的影响。

将网络分析仪连接到配备了SerDes IC或Bias-T电路的基板上，并通过TDR法测量了特性阻抗。

测量信号线的特性阻抗

传输线的特性阻抗会根据基板的布线设计和元件的位置而变动。通过抑制这种变动并使之保持平滑，传输特性将得到改善。为了保持平滑，Bias-T电感器的阻抗必须足够高。因为如果Bias-T电感器的阻抗较低，则传输线的特性阻抗将下降。右图显示了将Bias-T电感器替换为短路片的极端例子。可以确认特性阻抗从50欧姆迅速变化到0Ω。

3Bias-T电路对SI的影响

Bias-T电感器所需的特性-较广的频率范围

理想的电感器阻抗会与频率成比例增加，但实际的电感器却并非如此。阻抗曲线呈抛物线形。

为了找出PoC用的Bias-T电感器需要在哪个频率下具有较高的阻抗，我们在频率轴上测量了SerDes的信号成分。

结果发现，SerDes的信号分布在较宽的频率范围内，Bias-T电感器需要在较宽的频率范围内具有高阻抗。

PoC系统（SerDes）的信号频率成分测量方法

用于验证的Bias-T电路的特性

由于单个普通电感器不能覆盖较宽的频率范围，因此需要将具有不同自谐振频率的多个电感器进行组合以覆盖较宽的频率范围。另一方面，为Bias-T开发的电感器LQW32FT系列单体可覆盖较宽的频率范围，因此可以减少电感器元件的数量。

测量SI

我们确认了多个电感器的组合和针对Bias-T开发的LQW32FT两者之间在SerDes信号的SI（Signal Integrity）上是否存在差异。

组合多个电感器时，阻抗曲线不稳定，因此信号波形受到干扰。另一方面，使用LQW32FT系列时，信号波形被正常传输，未受到干扰。

信号线透射特性（S21）和反射特性（S11）

波形完整性的下降是由传输线的传输特性的劣化所导致的。

查看偏置T信号传输端的穿透特性S21，可知使用LQW32F系列时的特性更佳。
另外，反射特性S11也在使用LQW32FT系列时较为良好。

4电缆对SI的影响

测量系统

为了确认车载同轴电缆的特性对波形的影响，我们让信号发生器的信号流过车载同轴电缆并用示波器观察波形，同时通过S21测试了电缆的透射损耗特性。

电缆的透射损耗特性（S21）

更改电缆长度后发现，电缆越长，高频波形质量下降越明显。这就说明，电缆对SI的影响不容忽视。测试Bias-T电感器时，必须通过包括电缆在内的测试系统确认S参数。

5电源噪声对PoC系统的影响

直流-直流(DC-DC)转换器通常被作为PoC电路的电源IC使用，但是由于直流-直流(DC-DC)转换器在内部进行高速开关，因此开关噪声可能会成为问题。由直流-直流(DC-DC)转换器引起的开关噪声问题会对PoC系统产生不良影响的事例已经得到了确认。开关噪声可以在差模和共模两种模式下通过同轴电缆进行传导。