適用于汽車的USB連接技術新概念

USB（通用串行總線）正逐步發(fā)展成為一項標準的傳輸協(xié)議。毫無疑問，這種發(fā)展得益于USB接口在眾多電子產品中的廣泛應用。因此，在車輛上配置這類通用總線設備是非常合理和明智的選擇。

在過去的十多年中，集成化的通信技術在各類車輛上的應用得以迅猛發(fā)展。汽車無線電裝置無疑已成為汽車中的“主體單元”，負責對大量應用和功能設備進行中央協(xié)調。

與此同時，電子產品（如筆記本電腦、iPods、移動電話、MP3播放器和存儲棒等）在汽車中的應用范圍也在不斷增加，因此，必須確保電子產品與現有車載設備之間數據傳輸的可靠性；另外，數據傳輸系統(tǒng)不僅在中高檔和豪華型車輛上進行裝配，而且還將逐步發(fā)展到標準配置車輛上，這已經成為當前的主流趨勢。

USB正逐步發(fā)展成為一項標準的傳輸協(xié)議。雖然目前市場上已能提供大量相關的傳輸配件，特別是在連接技術方面（如連接器和傳輸線），而且這些配件使用起來也很方便和快捷，但在某些場合下，使用這些產品會使應用變得復雜且具有風險性。

對于目前車內逐漸開始使用的USB接口設備，其連接器和線纜往往不是根據車載惡劣環(huán)境設計的。因此，最簡線路設計未必就是最成功的設計。設備上松散敷設的線纜、適配器導線，尤其是屏蔽較差的線路連接，會明顯惡化車輛內部的電磁狀況。

基于多年量產化產品的生產經驗，泰科電子（Tyco Electronics）認為這些產品設計還必須滿足許多其他在車輛使用中的邊界條件，包括非?？量痰沫h(huán)境要求，例如在遭受振動、潮濕、氣體污染和機械應力的情況下，相關部件必須能在指定的溫度范圍內正常運行。這些要求將確保車輛相關部件擁有15～20年左右的使用壽命。

當然，這些功能也與汽車制造廠直接相關；另外，接插使用次數也是USB連接器非常重要的一項指標。盡管移動電話、計算機等許多電子產品每兩三年便要更換一次，但經測算，車輛用USB接口必須在大約20年的使用壽命里可保證接插20 000次。圖1所示為泰科電子的可靠的汽車USB連接技術。

在今后幾年內接口將向小型化發(fā)展，因此使用小型或微型USB接口就只是時間問題了。泰科電子通過綜合的產品概念來解決這些問題，其原理是通過使用與車輛用途全面兼容的連接器和線纜，再結合可靈活更換的USB適配器來解決。

高速連接器在車輛上使用的基礎原理

在開發(fā)適用于高頻車用連接系統(tǒng)時，首要考慮其在惡劣環(huán)境下使用時的精確度、機械強度和總體適用性的設計問題。要實現對稱高頻電信號通過線纜和接口的無干擾數據通信，如下特性同樣非常重要：傳輸線路上的恒阻抗；絕緣材料介質損耗?。贿B接器采用良好的低電阻的端子連接；成對信號導線規(guī)則絞線；屏蔽部分重復覆蓋。

很明顯，如果不做額外努力，這些特殊要求將無法實現。同時，我們還必須注意到，有些條件還是互相矛盾的。更重要的是如何選擇端子連接系統(tǒng)，它必須能保證在車輛使用壽命內端接良好。這里可能面臨的問題包括低接觸電阻和阻抗，以及插座和端子觸點的接插區(qū)的同質性。

基于上述原因，泰科電子選擇MQS（Micro Quadlock）端子連接系列應用于數據傳輸。該系統(tǒng)已在各類車輛上經多年驗證，如果配上其對稱型連接器的設計，原則上也適用于數據傳輸。圖1上半部分顯示了基于MQS連接的4位屏蔽連接器系統(tǒng)。

圖1 泰科電子的可靠的汽車USB連接技術

在這里，整個接插件都采用屏蔽設計。這種設計一方面能確保連接區(qū)域的穩(wěn)定阻抗，另一方面能滿足汽車電磁兼容性（照射、輻射）的高要求。