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

在過(guò)去的十多年中，集成化的通信技術(shù)在各類(lèi)車(chē)輛上的應用得以迅猛發(fā)展。汽車(chē)無(wú)線(xiàn)電裝置無(wú)疑已成為汽車(chē)中的“主體單元”，負責對大量應用和功能設備進(jìn)行中央協(xié)調。

與此同時(shí)，電子產(chǎn)品（如筆記本電腦、iPods、移動(dòng)電話(huà)、MP3播放器和存儲棒等）在汽車(chē)中的應用范圍也在不斷增加，因此，必須確保電子產(chǎn)品與現有車(chē)載設備之間數據傳輸的可靠性；另外，數據傳輸系統不僅在中高檔和豪華型車(chē)輛上進(jìn)行裝配，而且還將逐步發(fā)展到標準配置車(chē)輛上，這已經(jīng)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(chǎng)上已能提供大量相關(guān)的傳輸配件，特別是在連接技術(shù)方面（如連接器和傳輸線(xiàn)），而且這些配件使用起來(lái)也很方便和快捷，但在某些場(chǎng)合下，使用這些產(chǎn)品會(huì )使應用變得復雜且具有風(fēng)險性。

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

基于多年量產(chǎn)化產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗，泰科電子（Tyco Electronics）認為這些產(chǎn)品設計還必須滿(mǎn)足許多其他在車(chē)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(dòng)、潮濕、氣體污染和機械應力的情況下，相關(guān)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(chē)輛相關(guān)部件擁有15～20年左右的使用壽命。

當然，這些功能也與汽車(chē)制造廠(chǎng)直接相關(guān)；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(dòng)電話(huà)、計算機等許多電子產(chǎn)品每?jì)扇瓯阋鼡Q一次，但經(jīng)測算，車(chē)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(chē)USB連接技術(shù)。

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(shí)間問(wèn)題了。泰科電子通過(guò)綜合的產(chǎn)品概念來(lái)解決這些問(wèn)題，其原理是通過(guò)使用與車(chē)輛用途全面兼容的連接器和線(xiàn)纜，再結合可靈活更換的USB適配器來(lái)解決。

高速連接器在車(chē)輛上應用

在開(kāi)發(fā)適用于高頻車(chē)用連接系統時(shí)，首要考慮其在惡劣環(huán)境下使用時(shí)的精確度、機械強度和總體適用性的設計問(wèn)題。要實(shí)現對稱(chēng)高頻電信號通過(guò)線(xiàn)纜和接口的無(wú)干擾數據通信，如下特性同樣非常重要：傳輸線(xiàn)路上的恒阻抗；絕緣材料介質(zhì)損耗??；連接器采用良好的低電阻的端子連接；成對信號導線(xiàn)規則絞線(xiàn)；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(wú)法實(shí)現。同時(shí)，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，它必須能保證在車(chē)輛使用壽命內端接良好。這里可能面臨的問(wèn)題包括低接觸電阻和阻抗，以及插座和端子觸點(diǎn)的接插區的同質(zhì)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。該系統已在各類(lèi)車(chē)輛上經(jīng)多年驗證，如果配上其對稱(chēng)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。

圖1：泰科電子的可靠的汽車(chē)USB連接技術(shù)

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

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為汽車(chē)集成設計的USB接口連接器

當今，幾乎每種電子消費產(chǎn)品都擁有標準型A、B或迷你型的USB接口。在汽車(chē)中使用這種接口的一個(gè)不可忽視的問(wèn)題是如何確保在長(cháng)時(shí)間重復插拔后連接系統的可靠性。假設每天平均使用3次，每年約使用1,000次，那么在汽車(chē)20年的使用壽命中接插次數可高達20,000次。

不同的設備會(huì )要求不同種類(lèi)的USB接口。如何選擇接口的安裝位置同樣需要考慮駕駛員的人機工程學(xué)的要求。

基于上述原因，泰科電子開(kāi)發(fā)了一套能滿(mǎn)足以上所有要求，同時(shí)又為客戶(hù)進(jìn)一步改裝帶來(lái)便利的連接系統。此系統的開(kāi)發(fā)核心在于USB接口的易換性，此技術(shù)也稱(chēng)為USB適配器。它什么時(shí)候都可以更換，比如每年一次。

在車(chē)內信號通過(guò)屏蔽的USB線(xiàn)纜傳輸至相關(guān)的USB控制單元，如“主體單元”。這種連接方式是經(jīng)過(guò)各種汽車(chē)應用規范測試的。在完全屏蔽的情況下，這種連接器同樣能滿(mǎn)足480MBit/s的USB高速傳輸標準。這樣就能確保USB接口到控制單元阻抗的穩定性和良好的電磁兼容性。與“主體單元”連接的4位連接器和本文中提及的MQS接插件原理相同。此便捷又經(jīng)濟的可替換USB適配器設計原理，在其他接口上也同樣適用，如迷你型USB接口。

汽車(chē)USB接口的測試和鑒定

所有提及部件已根據SAE/USCAR-30草案/08-2006規范進(jìn)行過(guò)相關(guān)測試。特別值得一提的是，對連接器進(jìn)行溫度循環(huán)和環(huán)境測試相結合的測試。USCAR-30規范要求綜合測試這些接插件，可以說(shuō)，既要滿(mǎn)足“用戶(hù)”的需求，又要滿(mǎn)足“車(chē)輛”的要求。因此每5 000次才有替換USB適配器的必要，也就是約每5年一次。

電磁兼容性能對于接插件技術(shù)的質(zhì)量也是至關(guān)重要的。為證明這項性能，在運行中的USB接口已根據相應的電磁兼容標準進(jìn)行測試?？紤]到數據傳輸速率，應根據高頻參數開(kāi)發(fā)相應的USB高速數據傳輸系統。

根據SAE/USCAR-30草案/08-2006規范所涉及USB2.0修訂本說(shuō)明的一些主要的高頻參數如下：

1. 阻抗范圍（90±15%）；
2. 傳播時(shí)延（<26ns）；
3. 傳播時(shí)延差（<100ps）；
4. 衰減率（<5.8dB，f=400MHz）；
5. 屏蔽范圍（最小20dB，30MHz～1GHz）。

傳播通路中阻抗不連續性將會(huì )導致反射損失和信號失真。借助時(shí)域反射計（TDR），阻抗值可用時(shí)間函數直接顯示出來(lái)（見(jiàn)圖2），以便時(shí)刻監測該數值是否符合USB系統的規定系統公差。

圖2：可替換的USB適配器的阻抗圖

電子數據鏈路必須完成兩項主要任務(wù)：一是數據傳輸，二是不影響周?chē)h(huán)境。因此，必須注意保證電線(xiàn)和接插件屏蔽以及接插件和接插件屏蔽間極低的感應互連。通過(guò)屏蔽效能參數，可以看出如連接器、線(xiàn)纜和連接器組件等無(wú)源元件的屏蔽質(zhì)量。屏蔽效能提供了電磁干擾的可消除的參數范圍。絕對輻射值的最小化和抗干擾性的最大化，不僅取決于連接器的設計，同樣也取決于屏蔽層之間的連接概念。泰科電子可替換的USB適配器能完全滿(mǎn)足上述所有USB高速數據傳輸系統的限定條件。

泰科電子的USB連接器系統同時(shí)滿(mǎn)足阻抗、傳播時(shí)延（兩個(gè)設備間信號傳輸的時(shí)間）和傳播時(shí)延差（差分對內偏移）的要求。除了這些參數，衰減率也是具有重要影響的標稱(chēng)值之一?；ミB衰減將引起信號失真并影響系統的功率設計。