面向中长距离高清视频传输的HDMI光纤传输线研发

林丙厚

摘 要：文章主要分析了面向中长距离高清视频传输的HDMI光纤传输线研发，重点研究了基于光纤的中长距离以上的高清视频无损传输技术以及最新版的HDMI 2.0 技术，仅供参考。

关键词：中长距离;高清视频传输;HDMI光纤传输线

在社会经济高速发展过程中，高清电视与一些电子产品在不断的发展，在此环境之HDMI逐渐成为了热门研究对象。HDMI是一种全数字化视频以及声音发送接口，可以同时发送音频以及视频信号，应用相同类型的材质可以有效的简化安装的难度。

1.HDMI光纤线缆制备工艺

现阶段，在业界主要就是通过HDMI模組方案的方式进行光纤HDMI的生产，通过PCB板、光电转换模块以及45°的FA等相关部件构成，利用光电转换模块进行光电信号的转换，光信号利用通过耦合在45°fiber array中应用，在通过对接等处理，就可以完成HDMI的生产制造过程，在整个工艺中，光纤的对接是较为关键的内容。

随着技术手段的成熟，对于HDMI广信的研发也在不断的深入，现阶段面向中长距离高清视频传输的HDMI光纤传输线研发成为了业界研究的重点内容。

2.面向中长距离高清视频传输的HDMI光纤传输线研发

视频的光纤传输系统原理。系统包括光纤发送和光纤接收两部分：

2.1光纤发送

以高清相机作为数据源，分辨率为1920 x 1080像素，隔行扫描，每秒60场30帧，带宽为1920 x 1080 x 30 x 8b = 500 Mbps，并以HDMI接口方式输出视频图像数据。HDMI电平变换单元完成高清相机和FPGA之间数据通信接口的变换。FPGA将采集到的视频数据以乒乓方式进行缓存，并将图像数据以16位并行输出，同时产生伴随时钟，将数据发送给速率为2.7Gbps的高速并串转换器，在内部对数据进行编码，以差分形式送给速率为2.5Gbps的光纤收发模块SFP （Small Form-factor Pluggable），SFP完成光纤通信的线路编码后进行传输。

2.2光纤接收

通过光纤将视频图像数据传输都SFP的模块中，通过模块转换信号，在将转换之后的差分电限号传递给高速串并转换器，将差分电信号转换成并行的16位数据输出给FPGA，同时产生相应的接收时钟。FPGA根据接收时钟对数据进行采集，获得视频数据信号后，将视频图像数据与FPGA内部模板进行比较和匹配，判断是否需要预处理，最后将数据送到HDMI电平变换单元，通过HDMI接口输出无损高清视频图像。HDMI高清传输线中主要通过接收端与发射端构成。

2.3 HDMI终端设计

应用HDMI终端，需要进行印刷电路板的设计，以此提高器件性能。针对高速PCB进行设计的过程中，需要了解其中的重点概念，并且提出针对性的建议。下面主要围绕层堆栈、差动线迹进行分析。

首先，层堆栈。HDMI终端设计期间，外引脚是在HDTV接收机电路中应用。封装每个面都设置了HDMI端口以及4个差动TMDS信号对，如此便可以拥有3个输入端口以及1个输出端口，其他的信号一般是通过电源轨、Vcc、接地等进行传输。针对低EMI PCB进行设计，必须要通过四层堆栈来完成，层堆栈根据从上至下的顺序进行设计，其中具体包括TMDS信号层、接线层、电源层以及控制信号层。顶层位置设置了高速TMDS线迹布线，以免使用过孔和电感，可以从HDMI连接器到中继器输入、由中继器输出到后续接收机电路，保证期间干净互联。如此一来，高速信号层下方需要有一个质量好的接地层，使传输线路互联有可行的受控阻抗作为支撑，并且可以通过低电感通路来实现返回电流这一操作。

接地层附近下侧，需要设置电源层，以此便可以搭建高频旁路电容。底层布线低速控制信号具有非常大的灵活性，相关信号链一般具备非连续性裕度，若要有额外电源电压层，必须要有2级电源层或者接地层系统到达这一堆栈，实现双方对称，提高堆栈机械的稳定性，以免其出现变形。所有电源系统内部的电源层以及接地层必须要密切衔接，作用是加强两侧的高频旁路电容。

其次，差分线迹。HDMI终端设计过程中，通常都是将最小化差分信令进行转换，以此来实现高速串行数据的传输。差分信令对于单端信令而言，有非常大的优势。单端系统内部电流利用电感实现电源流的传输，将其传输到负载之后，再通过接地层、线路返回至原来的部位。电流带来的横向电磁波不断向外辐射，从而导致电磁干扰。电感内的外部源噪声经过接收机使会不断放大，使信号的完整性遭到破坏。差分信令替换成为2个电感，分别作用于正向电流以及电流返回。所以，一旦发生紧密耦合，这时2个电感内电流的关系便为等量，极性成相反的状态，二者之间的电磁场消失。当前，电磁场中的2个电感TEM波无法向周围环境发生辐射。电感环路外边缘磁场比较小，在这一情况下会引发辐射，形成比较低的EMI。紧密电耦合另外的优势在于，可以感应到的2个电感外噪声，都是通过等量共模噪声这一模式存在于接收机输入端。如果接收机只有差动输入这一功能，那么其只是对信号差异敏感，共模信号则不会产生敏感性。鉴于此，接收机具有抑制共模噪声的作用，同时也能够保证信号的完整度。

3.结束语

在面向中长距离高清视频传输的HDMI光纤传输线研发过程中，通过铜线作为主要的传输介质，可以实现在长距离中信号无损传播。而HDMI有源光纤有着良好的性能特征，不会受到电磁干扰，在实践中应用具有良好的兼容性，无需外部供电，具有良好的优势特征。

参考文献：

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[2]邓冠奇. 传送4K？轻而易举！ Fibbr Ultra18M光纤HDMI线[J]. 家庭影院技术， 2016（2）.

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