Cavi assemblati H-MTD: come scegliere configurazioni a una porta, due porte e diramazioni a quattro porte

Che cosa significano una, due e quattro porte in un alloggiamento H-MTD

H-MTD (High-Speed Modular Twisted-Pair Data) è un sistema di connettori differenziali da 100 Ω per collegamenti automobilistici ad alta velocità. A differenza dei connettori coassiali per segnali sbilanciati, ogni porta dati H-MTD standard trasporta un doppino bilanciato tramite 2 contatti di segnale.

Nella gamma Rosenberger H-MTD e nel catalogo Rosenberger H-MTD 2024, la designazione dell'alloggiamento indica quante porte differenziali a 2 contatti sono contenute in un unico involucro:

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  Alloggiamento a una porta: contiene 1 porta dati differenziale (2 contatti di segnale).

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  Alloggiamento doppio, a due porte: integra 2 porte dati differenziali indipendenti (2×2 contatti di segnale) in un solo involucro.

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  Alloggiamento a quattro porte: integra 4 porte dati differenziali indipendenti (4×2 contatti di segnale) in un solo involucro.

I connettori H-MTD schermati standard (serie E6) si abbinano a cavi a doppino schermato (STP) da 100 Ω compatibili. Per esigenze particolari, la famiglia comprende anche alloggiamenti a sei porte (6×2 contatti di segnale), la serie non schermata H-MTDe (E9) per doppini non schermati (UTP) e i connettori ibridi H-MTD+6, che aggiungono sei contatti di alimentazione MQS alle porte dati.

Perché due estremità non fanno un cavo a due porte

Ogni collegamento punto a punto ha due estremità, lato A e lato B. Un cavo con un connettore a una porta sul lato A e uno sul lato B trasporta un doppino e resta un cavo da una porta a una porta, non un cavo «a due porte».

Analogamente, quando una scheda tecnica o un titolo descrive un cavo a una porta come plug-to-plug o jack-to-jack, specifica il genere dei contatti e degli alloggiamenti alle estremità. «Plug-to-plug» significa due interfacce maschio; non significa «plug-and-play».

Differenze tra H-MTD, FAKRA/Mini FAKRA coassiali e HSD a 4 contatti

Nei disegni di cablaggi per veicoli è utile distinguere H-MTD da altre due interfacce ad alta velocità spesso presenti nella stessa distinta base:

• FAKRA e Mini FAKRA coassiali rispetto a H-MTD differenziale: FAKRA e Mini FAKRA trasmettono segnali sbilanciati attraverso un conduttore centrale e una schermatura esterna, tipicamente per antenne RF o telecamere coassiali. Ogni cavità H-MTD trasporta invece una coppia differenziale bilanciata da 100 Ω tramite due contatti. Per cablaggi con percorsi sia coassiali sia differenziali, la nostra guida alla scelta Mini FAKRA vs FAKRA chiarisce codifiche e funzioni del segnale.
• HSD a 4 contatti rispetto a H-MTD a due porte: entrambi hanno quattro contatti di segnale, ma servono strutture di cavo diverse. HSD standard a 4 contatti li riunisce in una sola cavità schermata collegata a un cavo a quattro conduttori a quaternaria stellata, detto star-quad (vedere la guida ai cavi HSD). H-MTD a due porte divide l'alloggiamento in due cavità separate da 2 contatti (2×2), collegate a due doppini distinti che possono arrivare a un connettore a due porte corrispondente o a due interfacce separate a una porta.

Scegliere tra collegamenti singoli, multiporta e cablaggi di diramazione

Dopo aver identificato il numero di porte dei due dispositivi, adattare la topologia del cavo alla disposizione fisica delle estremità.

Cavi da una porta a una porta

Un cavo da una porta a una porta collega direttamente una centralina elettronica (ECU), un sensore o una porta di prova a un'altra interfaccia a una porta. Per ciascun lato A e B occorre specificare genere (maschio o femmina), codifica meccanica, uscita del cavo diritta o a 90° e tenuta.

La scelta tra un cavo corto, ad esempio 0,5 m o 1 m, e uno più lungo, ad esempio 5 m, nella stessa configurazione a una porta dipende dal percorso e dal budget di attenuazione del canale. Un cavo più lungo aumenta la perdita di inserzione: verificare che la lunghezza totale rispetti il limite del canale del protocollo, senza considerare tutte le lunghezze intercambiabili.

Cavi multiporta: da due a due porte e da quattro a quattro porte

Se due unità, ad esempio un gateway di zona e un modulo di calcolo centrale o uno switch, riuniscono due o quattro canali differenziali in connettori da circuito stampato (PCB) multiporta corrispondenti, un cavo da due a due porte o da quattro a quattro porte collega tutti i canali con un solo aggancio. Raggruppare i collegamenti in un unico connettore riduce l'ingombro sulla scheda e velocizza il montaggio tra moduli ad alta densità.

Diramazioni da due porte a 2×una porta e da quattro porte a 4×una porta

Se un'estremità usa un connettore multiporta compatto su un controller o un'unità di acquisizione e le altre estremità sono dispositivi fisicamente separati a una porta, un cablaggio di diramazione da due porte a 2×una porta o da quattro porte a 4×una porta collega le due disposizioni.

Una diramazione passiva non è uno switch Ethernet. In un cablaggio quad-to-4×single, ciascuna delle quattro cavità del connettore comune è collegata direttamente a un ramo dedicato mediante il proprio doppino. Il cavo non può suddividere o trasmettere a quattro dispositivi il traffico di una sola porta attiva: il connettore dell'host deve già fornire quattro canali indipendenti. Poiché ogni ramo è un collegamento punto a punto separato, scambiare due rami con uguali serie, genere e codifica può collegare una periferica alla porta sbagliata del controller, in base all'assegnazione delle porte dell'host.

Leggere il titolo di un cavo H-MTD: esempio da quattro porte a 4×una porta

I titoli di catalogo e i codici concentrano più specifiche di alloggiamento e cavo in una riga. Prendiamo il cablaggio quad-to-4×single citato sopra:

H-MTD Estremità comuneFemmina a quattro porte E6K14D-1CAZ5-Z a Estremità dei ramiFemmina a una porta E6K14A-1CAZ5-Z*4 Cavo assemblato Automotive Ethernet da 1 m, GG 2Speed 251, doppino schermato da 100 Ω

Ogni segmento dei codici del catalogo Rosenberger H-MTD richiamati identifica un aspetto preciso:

• Genere del connettore (K e S): nella struttura E6K... e E6S..., K indica un connettore femmina (jack) e S un connettore maschio (plug), ad esempio il maschio diritto a una porta E6S10A-1CAZ5-Z. Poiché vanno definite entrambe le estremità, il titolo specifica Jack to Jack, Plug to Plug o Jack to Plug.
• Variante e numero di porte (E6K14D e E6K14A*4): sul lato comune, E6K14D-1CAZ5-Z indica un alloggiamento femmina a quattro porte (D); sul lato diramato, E6K14A-1CAZ5-Z*4 indica quattro alloggiamenti femmina separati a una porta (A, moltiplicato per *4). Invece, il titolo Quad Jack to Jack E6K10D-1CAZ5-Z descrive un cavo quad-to-quad con un alloggiamento a quattro porte per estremità. In queste specifiche serie Rosenberger di connettori diritti da cavo, 10A / 10B / 10D indicano alloggiamenti standard e 14A / 14B / 14D varianti impermeabili.
• Gruppo di cavi (CA) e tipo di cavo esplicito: in -1CAZ5-, CA identifica un gruppo di cavi schermati da 100 Ω compatibile con la terminazione a crimpare del connettore. Il catalogo Rosenberger elenca GG 2Speed 251 e LEONI Dacar 686-3 nel gruppo CA, LEONI Dacar 647-4 nel gruppo BZ e AQ per cavi non schermati con connettori H-MTDe E9. Un gruppo comprende più cavi compatibili: CA da solo non identifica univocamente GG 2Speed 251. Controllare sempre il tipo di cavo indicato nella specifica.
• Suffisso di codifica meccanica (-Z): il suffisso indica la codifica dell'alloggiamento, nel catalogo una codifica neutra azzurro acqua per le codifiche A–F. Illuminazione e lotti di stampaggio possono alterare il colore apparente nelle foto: verificare lettera e geometria di codifica sul disegno, non solo il colore.

Nota sui codici: le posizioni di lettere e cifre spiegate qui valgono per le specifiche serie Rosenberger citate, non per tutti i produttori o tutte le sottofamiglie H-MTD. Inoltre, un codice di connettore di catalogo nel titolo di un assemblato di terzi descrive la configurazione dell'interfaccia: non attesta l'origine OEM né dimostra che l'intero cablaggio sia stato validato come sistema sigillato IP67.

Documentare una diramazione multiporta: etichette, destinazioni e riferimenti di lunghezza

Una foto o un titolo sintetico di un cavo quad-to-4×single mostra che un alloggiamento a quattro porte si dirama in quattro connettori a una porta, ma non dimostra quale ramo corrisponda a quale cavità o dove inizi e termini la lunghezza nominale dichiarata.

Negli standard di assegnazione delle cavità H-MTD multiporta, come Rosenberger RN_143-02 per il doppio e RN_143-04 per il quadruplo, la posizione apparente di ogni cavità numerata dipende dal piano di vista specificato (View A, View B, Side A, Side B). Non presumere che «in alto a sinistra sia la porta 1» o che l'etichetta del ramo coincida automaticamente con il numero di cavità del catalogo.

Quando più interfacce a una porta condividono serie, genere e codifica, qualunque connettore di ramo compatibile può accoppiarsi fisicamente a qualunque porta di quel gruppo. Registrare la continuità cavità–ramo in un disegno controllato e applicare etichette fisiche a ogni cavo evita scambi durante il montaggio.

Esempio: etichette e lunghezze di percorso per un cablaggio a 4 rami

Consideriamo un esempio separato, indipendente dal prodotto standard da 1 m sopra citato: un connettore ECU a quattro porte si dirama verso quattro moduli telecamera con interfaccia differenziale H-MTD corrispondente. Molte telecamere automobilistiche usano invece interfacce coassiali: questo esempio riguarda espressamente nodi telecamera H-MTD differenziali.

In questa specifica tutti e quattro i rami terminano in connettori femmina a una porta con codifica Z (E6K14A-1CAZ5-Z); la mappatura esatta tra contatti delle cavità e rami è definita nel disegno del progetto. La lunghezza totale di ogni ramo (L_overall) è misurata lungo il percorso del cablaggio dalla faccia di accoppiamento del connettore femmina a quattro porte alla faccia di accoppiamento del connettore femmina a una porta del ramo, includendo un tratto comune in fascio di 250 mm tra la prima faccia e il punto di diramazione.

Con questa convenzione, i 250 mm comuni sono inclusi in ogni lunghezza totale. Dopo la diramazione restano 750 mm per i rami anteriori e 1250 mm per quelli posteriori. Sono lunghezze di percorso tra facce di accoppiamento, non quote di taglio o spelatura dei fili.

Collegare una ECU Automotive Ethernet a un PC: ruoli del cavo e del convertitore di media

Su un banco di sviluppo o validazione è comune collegare un dispositivo Automotive Ethernet in prova (DUT), come una ECU o un sensore con interfaccia H-MTD, alla normale porta di rete RJ45 di un PC portatile o fisso.

Quando occorre una conversione PHY attiva

In un collegamento da banco 100BASE-T1 o 1000BASE-T1, i dati viaggiano su un solo doppino bilanciato da 100 Ω. Verificare prima lo standard PHY della porta: il solo connettore H-MTD non lo identifica. Una normale scheda di rete RJ45 per PC usa 100BASE-TX / 1000BASE-T, con segnali PHY e numero di coppie differenti.

Poiché i livelli fisici del lato T1 e del lato PC sono incompatibili, il collegamento tra una porta H-MTD 100BASE-T1 / 1000BASE-T1 e una normale porta RJ45 per PC 100BASE-TX / 1000BASE-T richiede un convertitore di media attivo, o un'interfaccia di prova con PHY T1 integrato, per trasferire i frame tra i due standard. La sola riconnessione passiva dei fili non converte T1 in Ethernet su rame per PC.

Non valutare un accessorio di prova soltanto dai nomi dei connettori: alcuni adattatori da banco includono elettronica di conversione attiva, mentre gli adattatori passivi per attrezzature di prova sono destinati a strumenti che dispongono già del PHY adatto.

Separare dati, alimentazione e configurazione sul banco

Con convertitori Automotive Ethernet dedicati, come Intrepid RAD-Moon2 o la serie Technica 100/1000BASE-T1 MediaConverter, i componenti del banco svolgono tre funzioni distinte:

1. Canale dati differenziale passivo: un cavo H-MTD schermato da 100 Ω compatibile, single-to-single, trasporta la coppia di segnali tra la porta T1 della ECU/DUT e un convertitore dotato di porta H-MTD T1 corrispondente. Un normale cavo RJ45 collega il lato PC del convertitore al computer. L'interfaccia varia secondo il modello: nella famiglia Technica 100/1000BASE-T1, TE-1403 e TE-1406 offrono H-MTD, mentre TE-1402 e TE-1405 usano MATEnet. Abbinare sempre il cavo all'interfaccia T1 del modello esatto.
2. Alimentazione indipendente dei dispositivi: in questo esempio con alimentazioni separate, il cavo H-MTD trasporta i dati e convertitore ed ECU/DUT ricevono energia dai rispettivi ingressi, secondo i manuali hardware. Non presumere che collegare il cavo H-MTD alimenti anche il DUT.
3. Impostazioni PHY del convertitore: ruolo Master/Slave, velocità di 100 Mbps o 1000 Mbps e modalità IEEE o legacy, se supportata, si impostano mediante DIP switch, console seriale o software secondo il manuale del modello.

Se un DUT riunisce quattro porte T1 indipendenti in un connettore H-MTD a quattro porte, un cablaggio quad-to-4×single compatibile può distribuirle a porte di prova T1 o convertitori separati, secondo le esigenze del banco.

Scegliere o specificare il cavo assemblato H-MTD

Dopo aver abbinato le estremità a una configurazione da una porta a una porta, da due a due / da quattro a quattro porte o a diramazione da due a 2×una / da quattro a 4×una porta, confermare serie, genere maschio o femmina, lettera di codifica, tipo di cavo compatibile e mappatura dei rami sul disegno prima dell'ordine. Nella categoria Cavi assemblati Automotive Ethernet sono disponibili collegamenti standard a una porta e cablaggi multiporta a diramazione; per una realizzazione su misura, inviare il disegno controllato del cablaggio e le lunghezze richieste.