基于大型飞机任务系统的DVI视频分配技术研究∗

张吉璇 杨 成

（中国飞行试验研究院 西安710089）

1 引言

在大型飞机上对任务系统进行视频采集记录，已经成为现代试飞测试中必不可少的一部分。对大型飞机进行试飞测试时，任务系统位于机身后方，测试系统多处于机身中部，需要对任务系统视频信号进行多路分配，实现同一视频信号多屏显示的功能。

本文研究一种DVI视频分配器，对任务系统进行多路分配，实现同一视频信号可显示可记录功能，且克服了大型飞机远距离传输记录困难，整个系统体积减小，性能稳定，可靠性高。

2 设计要点及技术指标

针对试飞过程中，飞机的体积特点、功能需求，需要研制DVI视频分配器，接收飞机上光电转换器输出的DVI视频信号，进行信号分配，输出1路原始信号，信号电气特性与输入一致，进行任务系统显示，同时输出1路转换后的DVI视频信号用于采集记录。

设计过程中需要考虑三个技术特性。

1）DVI视频信号输出特性。本文中采用的输入DVI信号源为符合DVI 1.0标准，图像分辨率为1920×1080像素，60Hz的视频信号，则输出视频与输入视频信号特性相同。

2）DVI分配器均衡配置特性。可方便调节分配器上的均衡值，实现在传输损耗较大的链路中，有效改善接收端的信号质量。

3）DVI分配器中继传输特性。研究中继传输技术，解决大型飞机远距离传输的问题，保证传输距离大于26m不失真。

3 电路原理框图及原理分析

DVI视频分配器用于对任务系统显示器的DVI信号进行抽引采集，将光电转换器输出至任务显示器的DVI视频信号进行分配，输入端采用任务显示器的视频信号输入原机线缆，输出两路视频信号一路至采集记录设备，另一路返回至任务显示器。保证分配后的输出视频信号质量良好，无干扰现象。

3.1 总功能电路原理框图设计

任务显示器DVI视频分配器将飞机上电源进行转换后给设备供电，接收原机上显示器的DVI视频信号，通过分配电路进行一分二处理，其中一路视频信号输出给原机上显示器。对于其他未涉及的通讯信号等，分配器仅进行信号转接。其功能框图如图1所示。

图1 总功能电路原理功能框图

系统加装任务显示器DVI视频分配器的安装方式如图2所示。

图2 加装DVI视频分配器后的机上安装方式

3.2 视频处理模块

DVI视频处理模块主要包括DVI接口保护电路、DVI驱动（均衡）电路、DVI视频分配电路、中继电路。其原理框图如图3所示。

图3 DVI视频处理模块原理框图

1）DVI接口保护电路

对视频处理印制板上的输入输出接口进行接口保护，防止印制板和芯片受到静电等损伤。

2）DVI驱动（均衡）电路

为获取良好的视频质量画面，增加分配过程的抗干扰能力，采用均衡器电路，对传输过程中DVI视频信号进行增益调节，以达到最优状态。DVI驱动（均衡）电路选用DS16EV5110芯片，对外部输入的一路DVI信号，根据外部输入信号的强度，以及FPGA输出的均衡器增益值，进行均衡处理，以获得良好的DVI信号。用户通过面板插座上引出的串口和FPGA通信，发指令调整均衡器参数。具体调整过程如下。

图4 FPGA与调整衡器示意图

FPGA在FEB=0和FEB=1不同控制信号下，FPGA管脚BST_2、BST_1、BST_0的电平信号，并得到对应的均衡器增益值如表1所示，从而对外部输入的每一路DVI视频信号进行均衡处理。

在FEB=0时，可由FPGA通过I2C协议对均衡芯片的均衡等级进行配置；在FEB=1时，由管脚BST_2、BST_1、BST_0来设置不同的均衡值。均衡器增益值如表1所示。

表1 均衡器增益控制表

3）DVI一分二电路

DVI一分二电路选用TI公司的可调节的1.4Gbps的四路1：2复用器。可以支持分辨率至少为1920×1080@60Hz的DVI视 频 信 号 分 配。SN65LVCP114ZJA-BGA芯片，对外部输入的一路DVI信号进行一分二处理，获得两路DVI信号，其中一路送至机上任务显示器，另一路送至视频数据采集记录设备。该芯片视频信号分配器原理如图5所示。

图5 DVI视频信号一分二原理示意图

4）中继电路

中继电路采用DVI视频信号均衡放大器电路，使DVI视频信号得到增强，确保采集记录的一路DVI视频信号传输距离大于26m不失真。DVI中继电路选用美信公司成熟的中继传输技术，可以利用DVI线缆传输1080P视频至少36m以上。DVI中继电路原理示意图如图6所示。

图6 DVI中继电路原理示意图

3.3 电源转换模块

电源转换模块采用VICOR公司的QPI-3LZ的EMI滤波器和V24C5T系列电源模块，输出功率50W，输出纹波可以控制在50mV以内。将机载28VDC电压转换为+5VDC电压，并经过LDO芯片转换为+3.3VDC、+2.5VDC、+1.2VDC电压为其它功能模块供电。该电源模块输入电压范围为18VDC~36VDC。设备采用上电后自启动的工作方式。系统电源转换模块原理框图如图7所示。

图7 电源转换模块工作原理框图

为了有效降低输入噪声纹波以及电磁抗干扰能力，在输端特意增加了EMI、噪声滤波器，有效提高了电源工作效率。该EMI、噪声滤波器采用与电源模块配套的输入滤波器。

4 分配器研制结果

任务显示器DVI视频分配器主要在机载环境下使用，因此结构要求比较苛刻，对于结构强度、EMC等方面尤其要重视，结构设计遵循力学的环境要求，设计出外观时尚、坚固耐用、安装方便的设备壳体，满足机载环境设备使用要求。

作为机载设备，任务显示器DVI视频分配器结构在设计时充分考虑体积小、重量轻、可快速安装与拆卸的特点。本文设计的分配器三维模型图如图8所示。

最终设备的尺寸为170mm×170mm×36.6mm（长×宽×深），所有接插件全部选用标准航空接插件，符合机上环境要求。

5 结语

视频信号分配器的研制产品经过了机载环境的考验，解决了信号均衡、中继传输的难题，满足了大型飞机任务系统多屏显示记录的功能。产品小型化、高可靠、性能优，在军品、民品中有很大的使用价值，具有很强的通用性。