在当今的汽车领域，大量电子设备、信息娱乐系统以及驾驶辅助子系统的配备，使得高速稳定的通信显得尤为重要。以太网采用非屏蔽双绞线（UTP）电缆，而车机显示器（FPD） - Link III 串行器 / 解串器（SerDes）则使用屏蔽双绞线（STP）或同轴电缆。对于任何接口而言，深入了解传输介质对于设计稳健可靠的通信系统至关重要。接下来，我们将详细探讨车载总线 FPD - Link III SerDes 高速线缆的相关内容。
线缆的选型取决于接口速率以及信号拓扑结构。众多通信接口会采用单端信令（使用同轴电缆）或差分信令（使用差分线缆）这两种信令拓扑结构中的一种，如图 1 所示。
在传输速率方面，非屏蔽双绞线（UTP）电缆在采用控制器局域网（CAN）协议和以太网协议等协议的低速传输场景中广受欢迎。而在需要进行高速短距离传输时，例如采用高清多媒体接口（HDMI）、DisplayPort 以及通用串行总线（USB）协议的传输场景，屏蔽双绞线（STP）电缆能更有效地抑制电磁干扰。对于采用串行连接小型计算机系统接口（SAS）协议或高速外设部件互连标准（PCIe）的超高速数据传输，性能更高的屏蔽双轴电缆则是更优选择。，在通过串行数字视频接口（SDI）进行高速远距离传输时，同轴电缆会被采用。信号传输需要选择合适的线缆及其配套的连接器类型，确保它们的电气参数能够满足所选通信技术的要求，表 1 列出了一些线缆与连接器的示例。
FPD - Link III 串行解串器（SerDes）支持单端和差分两种信号拓扑结构。串行器将高速视频数据和控制数据以正向方式传输至解串器，而解串器则将低速反向通道控制数据回传给串行器，它是一种全双工、双向通信链路，共享同一传输介质。图 2 展示了采用差分对的 FPD - Link III 子系统，该差分对由高速数据（HSD）连接器和汽车级 STQ 电缆组成。图 3 则展示了采用 FAKRA 同轴连接器和汽车级同轴电缆的 FPD - Link III 驾驶辅助子系统，同轴电缆供电（PoC）方案用于为串行器端的远程摄像头模块供电。
电缆及其连接器的特性阻抗应与发射器和接收器的阻抗相匹配。差分电缆通常采用非屏蔽双绞线（UTP）、屏蔽双绞线（STP）、STQ 或双轴线缆结构，可实现 100 Ω 的差分阻抗。同轴电缆的设计特性阻抗为 50 Ω 或 75 Ω。
当屏蔽双绞线（STP）电缆接入连接器时，STP 电缆的一小段会被解开双绞以安装到连接器上，但解开双绞会使连接器处的线缆阻抗升高。同样，为了将同轴电缆安装到其连接器上，需去除同轴电缆一小段的屏蔽编织层，这也会导致阻抗增加。因此，为应对阻抗升高的情况，会为连接器区域分配更大的阻抗容差，而电缆本身的制造容差则更为严格。图 4 展示了差分屏蔽双绞线（STP）电缆及其连接器的阻抗情况。图 5 展示了同轴电缆及其射频（RF）连接器的阻抗特性。
回波损耗是从频域角度审视阻抗匹配特性的另一种方式，它是一个关键参数，能够表明在整个频率范围内，被测阻抗与参考阻抗之间的匹配程度，如图 6 所示。图 7 则呈现了同轴电缆以及屏蔽四绞线（STQ）电缆的回波损耗情况。
一款优质的线缆组件应具备较低的回波损耗，这反映出其能够有效避免产生信号反射的能力。在诸如 FPD - Link III 这类全双工系统中，线缆的回波损耗同样会影响接收器降低回波干扰的能力，而这种回波干扰会对接收到的信号质量造成影响。
插入损耗是高速线缆组件的另一个关键参数，它体现了信号从发射器传输到接收器过程中所产生的损耗量，如图 8 描绘了一条 15 米长同轴电缆的损耗特性。
在直流（频率 = 0 Hz）情况下，铜线自身的内阻会导致插入损耗。在低频段（大约 500 MHz 以下），趋肤效应成为插入损耗的主导因素，此时电子倾向于在线缆外表面流动，这实际上增大了线缆的电阻，趋肤损耗与频率成反比关系。在更高频率下，介质损耗成为插入损耗的主导因素，它取决于线缆周围介质材料的电学特性，介质损耗与频率成正比。
线缆的插入损耗特性表现为低通滤波器的特性，这会给通过线缆传输的高速串行比特流引入码间干扰（ISI）抖动。接收器通常内置均衡器电路，该电路实现高通滤波功能，以抵消线缆所产生的低通滤波效应。自适应均衡器包含一个控制回路，能够自动选择与线缆损耗特性紧密匹配的高通滤波器设置。
选择合适的高速线缆需考虑运行频率范围、线性区域（即在该频率范围内插入损耗不会出现急剧下降的区域）以及插入损耗是否处于接收器均衡器能够补偿的范围之内。如图 8 所示，一条 15 米长的同轴电缆可用带宽为 3 GHz ，能够支持高达约 6 Gbps 的数据传输速率。图 9 展示了 STQ 差分电缆的插入损耗情况，可以看到，由于线缆双绞的特性，损耗会出现急剧下降。一条 10 米长的差分电缆可用带宽为 2.5 GHz ，能够支持高达约 5 Gbps 的数据传输速率。
在差分信号拓扑结构中，线缆对称性至关重要，它能够确保差分线缆末端接收到的信号依然保持其互补特性，即幅度相等、相位相反。线缆对称性意味着差分对中的两根线缆具有完全相同的物理特性，例如线径、长度和绞合方式，以及相同的材料特性，如介电常数。
若线缆存在不对称性，便会引发模式转换问题，部分传输的差分信号会转换为共模信号，进而影响接收器的信号质量，展示了差分线缆中差分信号向共模信号转换的过程。
高速线缆应具备高度的对称性，其模式转换水平应比插入损耗低 10 dB 以上。在时域中，不对称线缆通常会表现出差分对内时延偏差（互补信号到达目的端的时间存在细微差异）和幅度不匹配（互补信号的幅度或波形存在细微差异）这一种或两种特征。过度的模式转换会导致接收到的差分信号发生畸变。针对不对称线缆所引发的问题，通常可采用共模扼流圈（common - mode choke）作为解决方案，它能够有效抑制接收器输入端不需要的共模信号。
串扰（Crosstalk）是指来自邻近 “干扰源” （aggressor）发射器的信号，对 “ 受扰端 ” （victim）接收器所造成的干扰信号。展示了单向传输中的远端串扰（Far - End Crosstalk ，FEXT）以及双向传输中的近端串扰（Near - End Crosstalk ，NEXT）情况。
连接器中相邻的信号引脚之间会产生显著的串扰影响。串扰会降低接收器输入端的信噪比。在更高频率下，由于插入损耗增大，接收到的信号幅度会更小，而与此同时串扰程度却会增加，进而更严重地恶化接收到的信号质量。展示了屏蔽四绞线（STQ）电缆的插入损耗和串扰情况。选择设计精良的线缆组件能够确保达到可接受的信号与串扰比（信串比）。，由于远端串扰（FEXT）的存在，线缆的带宽下降了约 2 GHz 。
串扰并非多对线缆所独有的问题。展示了一个摄像头集线器中的四路接收器，该集线器通过四根独立的同轴电缆分别连接到四个摄像头模块。来自其他三个干扰源发射器的串扰会影响每一个接收器，因此，需要选用具有低串扰性能的四路连接器。
汽车线缆组件必须能够承受高温以及其他恶劣的工作环境。为了便于线缆布线和设备安装，车辆中的线缆通常会配备多个直插式（内联式）连接器。然而，每个连接器都会引入阻抗不匹配问题，而多个直插式连接器的存在会进一步降低线缆组件的回波损耗性能。同时，由阻抗不匹配引发的反射信号还会导致插入损耗出现一定程度的波动。 对比了相同长度直通线缆（无连接器）与配备直插式连接器的线缆组件，展示了连接器对回波损耗和插入损耗的影响。
