汽车GMSL3视频传输链路中的Wi-Fi 5GHz射频耦合

作者：Wayne Wang，高级现场应用工程师

摘要

高速汽车视频传输链路即使通过了常规信号完整性(SI)的验证，仍有必要在真实的整车射频(RF)环境下进行验证。本文介绍了一项系统级验证案例研究，研究对象是一条基于串行器/解串器(SERDES)的千兆多媒体串行链路3(GMSL3)同轴汽车视频传输路径，该路径出现了间歇性黑屏现象。作为基线调查的一部分，进行了常规链路验证和基线设计审查。系统级测试显示，上述现象、Wi-Fi 5GHz射频活动、同轴线束长度与Wi-Fi 5GHz发射功率扫描结果之间存在相关性。因此，本文从系统级电磁兼容性(EMC)抗扰度的角度对该案例进行分析。文章强调了仅凭SI合规性可能无法完全预测整车级视频鲁棒性的原因，并总结了验证汽车视频传输系统射频诱发行为时需要考虑的实际因素。

引言

现代汽车依赖高速视频传输链路在高级驾驶辅助系统(ADAS)、座舱和中央计算域之间交换图像数据。与此同时，Wi-Fi、蓝牙®、蜂窝通信、车联网（V2X）和全球导航卫星系统（GNSS）等无线通信系统工作在这些多千兆互连链路附近，形成了一个在视频传输设计和验证过程中应予以考虑的射频环境。1,2

传统的高速链路验证侧重于信号完整性(SI)指标，例如插入损耗、回波损耗、阻抗不连续性、眼图裕量和时钟抖动。3 这些检查是评估受控传输通道特性的必要手段，但无法完全反映由线缆实现方式、接地与屏蔽策略以及整车导电结构引起的射频相互作用。4

本文介绍了一项系统级验证案例研究：一条基于千兆多媒体串行链路3(GMSL3)的点对点同轴链路通过了常规设计检查，但在Wi-Fi 5GHz射频工作条件下出现了间歇性视频输出丢失。调查通过分析Wi-Fi射频暴露、线束长度、Wi-Fi 5GHz发射功率扫描结果与视频表现之间的相关性，为系统级电磁兼容性(EMC)抗扰度解释提供依据。

系统背景

该平台通过一条点对点同轴GMSL3链路，使用MAX96793串行器和MAX96792A解串器，将视频数据从ADAS域传输到座舱域。解串器通过移动行业处理器接口摄像头串行接口2(MIPI® CSI-2®)，将视频传输至应用处理器。板载Wi-Fi模块工作在5GHz频段。图1展示了从ADAS到座舱的GMSL3视频传输整体架构，表1总结了本案例研究中使用的系统配置。


图1：GMSL3视频传输架构

在具有代表性的车辆运行条件下进行系统级验证时，观察到了上述现象。显示屏最初运行正常，但在特定验证条件下随后出现了间歇性视频丢失。由于该现象影响了可见的显示输出，且其表现与典型的高速链路裕量不足并不一致，因此在完成鲁棒性评估之前需要进一步调查。图2显示了在整车级验证过程中观察到的间歇性黑屏现象。


图2：间歇性黑屏现象

表1：系统配置
参数        值
串行器        MAX96793
解串器        MAX96792A
视频传输路径        从ADAS到座舱的一条点对点同轴GMSL3链路
线缆长度对比        短、长同轴线缆配置对比
无线射频源        Wi-Fi 5GHz频段

调查方法

第1步：基线链路和设计审查

调查首先遵循了常规的高速视频传输链路验证流程。使用引脚到引脚S参数测量对GMSL3通道进行了审查，并将结果与GMSL3通道规范进行了比较。5 审查结果表明，此阶段通道的常规性能处于可接受范围内。

审查还涵盖了PCB布线、电源分配、接地、寄存器配置、软件初始化和上电时序。3 这些基线检查引导调查转向针对间歇性黑屏现象的运行环境相关性分析。图3总结了验证流程：从基线审查到环境相关性分析，再到线缆长度A/B对比和Wi-Fi 5GHz发射功率扫描测试。


图3：调查流程

第2步：环境相关性测试

完成基线链路和设计审查后，调查转向运行环境相关性分析。将车辆测试条件与该视频现象是否出现进行比较，特别是无线工作模式。黑屏现象与Wi-Fi 5GHz信号发射表现出更强的相关性，且在禁用5GHz工作的特定条件下有所减轻，这使调查方向转向视频传输路径周围可能存在的系统级射频抗扰度问题。

第3步：线缆长度A/B对比和Wi-Fi 5GHz发射功率扫描

通过线缆长度A/B对比评估了射频抗扰度。使用短线缆时，在相同的Wi-Fi工作条件下显示保持稳定。使用较长线缆配置时，在Wi-Fi 5GHz工作期间观察到间歇性视频丢失，表明线缆长度和线束实现方式可能影响了射频抗扰度。4

随后使用Wi-Fi 5GHz发射功率扫描，更直接地测试射频相关性。在验证条件下，改变Wi-Fi 5GHz发射功率会影响该现象的表现，提供了额外的射频相关性证据。表2总结了主要观察结果及其解释。

主要发现

表2：主要发现与解释
观察结果        解释
基线SI验证已完成        基线通道性能处于可接受范围内
基线设计检查已完成        调查转向环境相关性分析
该现象与Wi-Fi 5GHz射频暴露相关        射频暴露影响了视频鲁棒性
较长的线缆配置表现出更高的易受干扰性        线束实现方式影响了系统的易受干扰性
Wi-Fi 5GHz发射功率扫描影响了该现象的表现        进一步验证了该现象与射频条件之间的相关性

讨论：系统级射频耦合概念

综合来看，表2中的观察结果更支持将该现象解释为视频传输路径周围的系统级EMC抗扰度问题。

影响射频抗扰度的线束实现因素
从EMC角度来看，线束的实际实现方式也是整车射频环境的一部分。线缆几何形状、屏蔽方式、接地策略、附近导电结构等物理实现细节，会影响射频能量耦合进系统的方式。4

线缆长度是影响系统易受干扰性的一个实现变量。更长的路径可能会增加对射频环境的暴露，并改变共模电流特性，这与使用较长线缆配置时观察到的更高易受干扰性一致。4

射频暴露对视频传输鲁棒性的影响
证据支持系统级解释：Wi-Fi 5GHz射频暴露结合线束实现方式，可能会在某些易受干扰的整车条件下降低端到端视频传输的鲁棒性。

在此背景下，射频易受干扰性应视为射频环境、视频传输路径、具体实现方案相关因素（如线缆长度、布线、接地和屏蔽）之间的相互作用。4 这些因素会影响共模特性，并降低端到端鲁棒性裕度，即使常规通道性能仍在可接受范围内。

这种系统级分析方式与验证数据相符，并指出了需要重点审查的实际方面，包括射频源管理、线束实现方案、接地和屏蔽策略及整车级共存验证。图4以框图形式总结了这一系统级射频耦合概念。


图4：系统级射频耦合概念

系统级验证注意事项

本案例总结了未来基于GMSL™的汽车视频传输链路需要重点关注的系统级审查项目。这些要点应根据各车辆平台的具体实现进行调整。

审查视频传输路径周围的射频暴露情况
在验证过程中，应将视频传输路径同时作为高速信号路径和整车射频环境的一部分进行评估。测试应在可行的情况下比较线缆长度、布线、天线状态和Wi-Fi 5GHz发射功率。应审查无线射频源附近的系统实现情况，因为这些因素可能影响射频暴露、共模特性和视频鲁棒性。

分析接地、屏蔽与接口特性之间的关联
如果出现与射频相关的现象，应同时审查接地、屏蔽、连接器实现和PCB回流路径质量。4这些因素可能影响共模特性，以及共模干扰在视频传输路径中转换为差模干扰的过程。因此，除信号完整性检查外，还应开展EMC检查，以评估系统实现质量以及高速接口附近的局部回流电流特性。3,4

将验证范围扩展至常规链路检查之外
常规的链路验证和基线设计审查仍然是必要的，但可能无法完全预测整车级鲁棒性。验证还应包括无线共存测试、射频相关性测试、线缆长度A/B对比、Wi-Fi发射功率扫描测试，并在具有代表性的运行条件下监测视频传输路径。借助日志、链路状态指标、误差计数器、故障寄存器和系统遥测数据，有助于在系统级验证期间将射频条件与视频表现关联起来。

结论

本案例研究对一条采用点对点GMSL3同轴链路的汽车视频传输路径中出现的间歇性黑屏现象进行了分析。在完成基线SI、布局、软件和电源检查后，系统级测试显示Wi-Fi 5GHz射频活动、同轴线缆长度、Wi-Fi 5GHz发射功率扫描结果与观察到的现象之间存在相关性。

研究结果支持从系统级EMC角度解释该现象，并凸显了在整车层面验证射频暴露、线束实现、接地与屏蔽策略以及诊断可观测性的价值。

参考文献
1 CISPR 25:2021 Vehicles, Boats and Internal Combustion Engines—Radio Disturbance Characteristics—Limits and Methods of Measurement for the Protection of On-Board Receivers。国际电工委员会，2021年12月。
2 ISO 11452-1:2025 Road Vehicles—Component Test Methods for Electrical Disturbances from Narrowband Radiated Electromagnetic Energy。国际标准化组织。
3 Eric Bogatin。Signal and Power Integrity—Simplified。Pearson出版社，2018年1月。
4 Henry W. Ott。Electromagnetic Compatibility Engineering。John Wiley & Sons出版社，2009年8月。
5 GMSL3通道规范用户指南，第4版。ADI公司，2024年9月。

作者简介
Wayne Wang是ADI公司的高级现场应用工程师，专注于汽车产品的技术支持。他于2020年加入Maxim Integrated（现为ADI公司的一部分），拥有北京交通大学电气工程硕士学位。