Fault Insertion Units mit hoher Bandbreite
30. Oktober 2025 – Pickering Interfaces hat sein umfangreiches Sortiment an PXI-FIU-Schaltmodulen (Fault Insertion Unit) erweitert. Die Module 40-205 (PXI) und 42-205 (PXIe) sind im kompakten Single-Slot-Formfaktor erhältlich und gehören zur Produktfamilie der Fault-Insertion-Switches mit serieller Zweidrahtschnittstelle. Sie basieren auf MEMS-Schaltern (Mikro Elektro Mechanische Systeme) und simulieren häufige Fehler in Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsprotokollen. Sie unterstützen die neuesten Testanforderungen für MultiGBASE-T1.
„Unsere hochmodernen MEMS-basierten FIUs bieten zahlreiche Vorteile, die kombiniert mit anderen Schalttechnologien nicht möglich sind“, erklärt Steven Edwards, Leiter des Produktmanagements bei Pickering. „Aufgrund von Kapazitätsbeschränkungen können die hohen Bandbreitenanforderungen der neuesten MultiGBASE-T1-Protokolle nicht mit Reed-Relais oder elektromechanischen Relais (EMR) unterstützt werden. Daher ist der Einsatz neuester MEMS-Schalttechnologien erforderlich, um unsere FIUs mit der bisher höchsten Bandbreite zu liefern. Die Schaltgeschwindigkeit beträgt 50 μs, was den Durchsatz eines Testsystems deutlich erhöht. Die hohe Lebensdauer von über 3 Milliarden Schaltzyklen minimiert Systemausfallzeiten“.
Die Module sind in erster Linie für HIL-Simulationsanwendungen (Hardware-in-the-Loop) im Automobilbereich konzipiert, insbesondere für die Designverifizierung der neuesten MultiGBASE-T1-Ethernet-Netzwerkkomponenten mit hoher Bandbreite, wie z. B. ADAS-Controllern (Advanced Driver Assistance Systems), mit Netzwerkdatengeschwindigkeiten von derzeit bis zu 10 Gbit/s. Die FIU dient zur Validierung des sicheren und konsistenten Betriebs des Controllers bei verschiedenen Verbindungsfehlern. Single Pair Ethernet wird auch in der Luft- und Raumfahrt sowie in industriellen Anwendungen zunehmend eingesetzt, da es im Vergleich zu Standard-Ethernet-CAT-5/6-Verkabelungen einfacher zu implementieren, kostengünstiger und leichter ist.
Mit vier oder acht Kanälen Impedanz angepasster 2-Draht-Signalpfade werden Kommunikationsprotokolle vom alten 10BASE-T1 bis zum neuesten 10GBASE-T1-Automotive-Ethernet-Standard in einem einzigen Produkt unterstützt. So können Anwender ihre Systeme auch bei sich ändernden Testanforderungen zukunftssicher gestalten. In der Standardeinstellung durchlaufen die 2-Draht-Kanäle das Modul direkt und ohne nennenswerten Signalverlust. Alternativ kann jede Leitung als offen eingestellt oder ein Kurzschluss zwischen den Leitungspaaren erzeugt werden. Fehlerverbindungen zu einem von vier externen Signalen sind über zwei Fehlerbusse mit jeweils EMR-Umschaltung möglich. Diese simulieren typischerweise Verbindungen zur Versorgungsspannung/Masse oder resistive Fehler zwischen den Kanälen.
Dank der neuesten MEMS-Schalttechnologie des Partners Menlo Micro zeichnen sich die Signalkanäle durch geringe Einfügungsdämpfung und VSWR sowie hervorragende und wiederholbare HF-Eigenschaften über 6 GHz aus, wobei jeder Pfad eine nominell gleiche Einfügungsdämpfung aufweist.
Die Module minimieren zudem die Einkopplung von Rauschen und unerwünschten Signalen in den Signalpfad durch sorgfältige mechanische und elektrische Konstruktion. Jeder Kanal schaltet bis zu 0,5 A und ist für 100 V zwischen den Aderpaaren ausgelegt. Die Paare verfügen über eine kontrollierte Übertragungsleitungsimpedanz, die für die meisten Single-Twisted-Pair-Signalsysteme geeignet ist. Die Fehlerbusse können jeweils 1,6 A Strom übertragen, sodass mehrere Kanäle mit demselben Fehlerzustand verbunden werden können. Zusätzlich verfügt jeder Fehlerbus über ein EMR-Umschaltrelais, mit dem der Benutzer alternative externe Fehlerzustände auswählen kann.
Um mehrere kunden-/anwendungsspezifische MultiGBASE-T1-Steckverbinderfamilien zu unterstützen, verfügt das Modul über eine einzige Hochgeschwindigkeits-Steckverbindung, die zu einer Zubehör-Anschlussbox (Breakout-Box) führt. Diese kann mehrere Steckverbinder der Rosenberger H-MTD-Serie für die Kanalverbindungen sowie einen 9-poligen D-Steckverbinder für die Fehlerbusverbindungen konvertieren. Weitere Automotive-Ethernet-Steckverbinder können auf Anfrage realisiert werden. Breakout-Module sind mit Montageoptionen entweder für Schrankböden oder zur Befestigung an einem 1HE-Standard-19-Zoll-Rack erhältlich.
Zur Unterstützung der Modulüberwachung verfügen alle Versionen über eine Relaiszyklus-Zählfunktion, mit der Anwender die am stärksten beanspruchten Pfade identifizieren können. Diese Informationen könnten eine Überarbeitung der Systemverbindungen ermöglichen, indem Signale an stark beanspruchten Kontakten mit denen an wenig beanspruchten Kontakten ausgetauscht werden, wodurch die Lebensdauer der Relais verlängert wird. Spezifiziert sind 3 Milliarden Schaltzyklen, die eine erhebliche Nutzungsdauer bedeuten, bevor ein Relais seine Lebensdauer erreicht.
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