CN101426120A - 用单根以太网电缆延展hdmi和/或dvi接口连接长距离的方法 - Google Patents

用单根以太网电缆延展hdmi和/或dvi接口连接长距离的方法 Download PDF

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本发明涉及一种HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，尤其是涉及一种用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法。包括视频源和显示器，视频源和显示器上均设有HDMI和/或DVI接口，其特征在于所述的方法是通过发送器将原始的直流耦合CML视频信号转换成交流耦合差分信号，通过以太网电缆传输后，再通过接收器将交流耦合差分信号转换回原始CML信号，并通过共模信号转送控制信号。以太网电缆的传输长度比HDMI和DVI电缆要长得多，但其只能对交流耦合差分信号进行传输，所以将原始的直流耦合CML视频信号转换成交流耦合差分信号，经过长距离的传输后，再将交流耦合差分信号转换回原始CML信号，再将信号通过HDMI和DVI电缆传输给显示器。因此，本发明具有传输距离长、传输质量好、价格低廉等特点。

Description

用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法
技术领域
本发明涉及一种HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，尤其是涉及一种用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法。
背景技术
高清晰度视频从信号源到显示器可以通过不同的电缆来连接。例如，HDMI或DVI电缆。HDMI(High-Definition Multimedia Interface高清晰度多媒体接口)是一个专有的全数字音频/视频接口，能够传输未压缩的视频流。HDMI与HDCP(High-bandwidth DigitalContent Protection高带宽数字内容保护)数字版权管理技术相兼容。HDMI接口为所有兼容的数字音频/视频源(如机顶盒，蓝光DVD播放机，HD DVD播放器，个人电脑，视频游戏控制台或AV接收器)，和所有兼容的数字音频和/或视频显示器(如数字电视)，之间提供了一个界面。HDMI接口是设计用来使用特殊的HDMI电缆在较短的距离内传输高速数字视频信号。随着距离的增加，视频的质量迅速降低而电缆的成本急剧增加。长距离传输高清晰度视频而不降低视频信号的质量成为具有挑战性的和重要的课题。专利号为CN200720156094.7的实用新型公开了一种能够延长HDMI信号传输距离的电缆线结构，它包括第一插头、电缆线及第二插头。其中，该第一插头插接在显示器的HDMI的连接端口上，该第一插头由电路板、HDMI连接器及壳体组成。该电缆线一端与第一插头电连接，而另一端与第二插头电连接。当第二插头与播放端插接，以及，第一插头与显示器插接时，所传递的HDMI信号通过电路板上的信号放大器放大，然后传输到显示器，从而使得HDMI信号延长传输距离。这种只能过信号的简单放大，对容易造成信号较为严重的误码和失真，所以它的传输质量和传输距离是值得探讨的。而专利号为CN200720194476.9的实用新型公开了一种信号转接盒包括壳体与电气模块所组成，其中所述的壳体两侧透设有供预设高分辨率多媒体接口(HDMI)插头插入的第一开口与供预设网络(RJ)型式插头插入的第二开口，且在壳体内的收纳空间装设有电气模块，电气模块则在电路板设有对正在第一开口与第二开口的HDMI型式连接器、RJ型式连接端口，因可将HDMI信号转换利用RJ型式传输线进行传输，而可提升长距离传输时的信号质量与效果，又因转接盒具有体积小的特性，即可具有方便携带、可配合场地变还牵线位置的优点。但本方案只考虑了信号的单向转换，并没有利用到HDMI方式的好处。而且本方案也没有考虑到如何减小在信号转换中的误码，对传输质量必然会有很大的影响。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的HDMI电缆的连接距离不长，现有的各种延长连接的方式存在传输质量不高、传输距离有限的等的技术问题，提供一种传输质量好、传输距离长的技术方案。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，包括视频源和显示器，视频源和显示器上均设有HDMI和/或DVI接口，其特征在于所述的方法是通过发送器将原始的直流耦合CML视频信号转换成交流耦合差分信号，通过以太网电缆传输后，再通过接收器将交流耦合差分信号转换回原始CML信号，并通过共模信号转送控制信号。以太网电缆的传输长度比HDMI和DVI电缆要长得多，但其只能对交流耦合差分信号进行传输，所以将原始的直流耦合CML视频信号转换成交流耦合差分信号，经过长距离的传输后，再将交流耦合差分信号转换回原始CML信号，再将信号通过HDMI和DVI电缆传输给显示器。
作为优选，所述的发送器设有宽带阻抗匹配变压器，它可以将直流耦合CML视频信号转换成交流耦合差分信号。
作为优选，所述的接收器设有宽带阻抗匹配变压器，它可以将交流耦合差分信号转换回原始CML信号。
作为优选，所述的发送器端的共模式信号是用宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
作为优选，所述的接收器端的控制信号的检测和共模信号由宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
本发明的带来的有益效果是，通过单根以太网电缆来发送这些信号是非常困难的。这项发明提出了一种通过单根以太网电缆来延展HDMI信号的仪器。本发明可以通过单根非屏蔽或屏蔽以太网电缆延展1080p视频超过150英尺，或可靠地延展1080i视频超过200英尺，并支持HDCP功能。
因此，本发明具有传输距离长、传输质量好、价格低廉等特点。
附图说明
附图1是本发明的一种结构示意图；
附图2是本发明的发送器的一种结构示意图；
附图3是本发明的CML时钟信号转换成作为RJ45差分视频信号的交流电耦合差分时钟信号的电路示意图；
附图4是本发明的CML差分视频信号转换成RJ45差分信号的电路示意图；
附图5是本发明的CML差分视频信号转换成RJ45差分信号电路示意图；
附图6是本发明的CML差分视频信号转换成RJ45差分信号的电路示意图；
附图7是本发明的接收器的主要功能示意图；
附图8是本发明的RJ45差分时钟信号转换成CML差分时钟信号的电路示意图；
附图9是本发明的电源从视频信号分离出来而得以从发送器供电的电路示意图；
附图10是本发明的RJ45差分视频信号转换成CML差分视频信号的电路示意图；
附图11是本发明的RJ45差分视频信号转换成CML差分视频信号的电路示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：在图1中，视频源101连接到HDMI或DVI接口102作为一个视频输出端口。通常情况下，视频源101是一个DVD播放机，HD DVD播放器，蓝光DVD播放器，有线电视机顶盒，卫星电视机顶盒或电脑。
视频源101的输出端口102与发送器105的输入端口104之间配备适当的电缆103。通常情况下，适当的电缆103是一根HDMI电缆，DVI电缆，HDMI至DVI转接电缆，或DVI至HDMI转接电缆。
本发明中的发送器105包括驱动器和信号转换器，它们用来实现通过UTP电缆107传输和接收数字视频和控制信号。通常情况下，它有一个HDMI或DVI(取决于所针对的应用)接口104，作为视频和控制信号的输入端口，和一个或两个RJ45的UTP接口106，作为视频和控制信号的输出端口。
UTP电缆107，通常情况下，是一根5类，6类或其他特殊UTP电缆。
基于本发明的接收器109包括驱动器和信号转换器，它们用来实现通过UTP电缆107传输和接收数字视频和控制信号。通常情况下，接收器109有一个或两个RJ45的UTP接口108，作为视频和控制信号的输入端口，和一个HDMI或DVI(取决于所针对的应用113)接口110，作为视频和控制信号的输出端口。
显示器113的输入端口112与接收器109的输出端口110之间配备适当的电缆111。通常情况下，电缆111是一根HDMI电缆，DVI电缆，HDMI至DVI转接电缆，或DVI至HDMI转接电缆。
显示器113是为了显示应用的内容，如视频。通常情况下，显示器是一个高清晰度电视，包括液晶电视，等离子电视，DLP电视，或电脑显示器，包括液晶显示器和其它平板显示器。
在图2中，模型200描绘发送器的主要功能块，此乃图1中发送器103的一种具体实现。
HDMI接口201用来连接电缆，如图1中的HDMI或DVI电缆102。直流耦合差分视频信号就是通过HDMI或DVI电缆接收的。
HDMI包含三对数字视频信号，一对高速时钟信号，和三个控制信号。从HDMI接口收到的数字视频信号是data_O+/，data_1+/-和data_+/-。高速差分时钟信号是CLK+/-。而与本发明中发送器有关的控制信号是SDA和SCL。
203乃TMDS(Transition Minimized Differential Signaling最小过渡差分信号)均衡器和CML(Current Mode Logic电流模式逻辑)驱动器的具体实现，它处理自接口201收到的直流耦合差分视频信号，如data_O+/，data_1+/-和data_+/-，并将其转换成CML差分视频信号，既TMDS_D0+/-，TMDS_D1+/-和TMDS_D2+/-。CML到差分转换器和多路复用器/分离器204将CML差分视频信号，TMDS_D0+/-，TMDS_D1+/-和TMDS_D2+/-，转换为交流耦合差分信号，RJ45_D0+/-，RJ45_D1+/-RJ45_D2+/-。它还在微控制器202的监控下使用共模信号转送三个控制信号，如图6中的SCL_Tx和图5中的SDA_Tx，SDA_Rx。共模式信号是用宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
微控制器202从HDMI或DVI接口201选择控制信号，并使多路复用器204将其所选控制信号与交流耦合差分信号之一实现多路复用。
图3就是一个处理从CML差分时钟信号，TMDS_CLK+/-，到RJ45UTP差分时钟信号，RJ45_CLK+/-，转换的电路例子。这对RJ45UTP差分时钟信号，在图1中的发送器105与接收器109之间建立起参考地。
图4中的电路说明电源与一对差分信号，TMDS_D2+/-，实现多路复用并为图1中的接收器109供电。Vout的电压远高于接收器所需的电压，这样可以减小流过电缆的电流，从而降低电缆上的功率损耗和电压降。这可以用一个简单的充电泵或DC-DC转换器完成。这图也描述了CML转换器/多路复用器204的具体实现电路，该电路把视频信号TMDS_D2+/-转换为差分视频信号，RJ45_D2+/-。
图5展示了用来把CML差分视频信号，TMDS_D0+/-，转换成交流耦合差分信号，RJ45_D0+/-，的电路。它将收到的控制信号之一，SDA_Rx，从多路复用中分离出来。在图1中，SDA_Rx是由接收器109发送到发送器105。交流耦合的差分信号利用宽带阻抗匹配变压器来实现。控制信号，SDA_Tx，亦是在SDA_Multiplex开关的控制之下与差分信号实现多路复用。SDA_Tx和SDA_Rx工作在半双工模式。
如图6所示，该电路把视频差分信号，TMDS_D1+/-，转换成交流耦合差分信号，RJ45_D1+/-，并将这对差分信号与控制信号之一，SCL_Tx，实现多路复用。交流耦合的差分信号是靠使用宽带阻抗匹配变压器来实现。
在图7中，模型300描绘接收器的主要功能块，此乃图1中接收器109的一种具体实现。
RJ45UTP连接器301从发送器接收信号。收到的信号，包括三对与所选控制信号多路复用的RJ45差分视频信号和一对高速RJ45差分时钟信号。该直流耦合的数字视频信号的传输使用非屏蔽或屏蔽的以太网5类，5e类，6类或类似的四对双绞线电缆。
差分到CML转换器和多路复用器/分离器302将RJ45差分视频信号，如RJ45_D0+/-，RJ45_D1+/-和RJ45_D2+/-，转换为CML视频信号，如TMDS_D0+/-，TMDS_D1+/-和TMDS_D2+/。它还使用共模信号把控制信号，如图10中的SCL_Rx和图11中的SDA_Rx，SDA_Tx，分离出来。收到的控制信号为发送器105所发送。
304乃TMDS均衡器和CML驱动器的具体实现，它将直流耦合数字视频信号，既TMDS_D0+/-，TMDS_D1+/-和TMDS_D2+/-，转换回HMDI或DVI差分视频信号，如data_O+/，data_1/和data+/。
控制信号SCL_Rx，SDA_Rx/Tx随后被微控制器303通过HMDI或DVI接口305经由HMDI或DVI电缆送至显示器，该显示器乃图1中显示器113的具体实现。
HDMI接口305通过图1中的HDMI或DVI电缆102接到目标应用显示，如图1中的显示器103。
图8描绘用来把RJ45UTP差分时钟信号转换为CML时钟信号的电路；该信号用来实现接收器和发送器之间的同步。图1中的发送器105与接收器109之间的参考地得以重新建立。
图9说明用来将电源从差分视频信号分离出来而得以由发送器供电的电路。可用一个简单的线性稳压器或DC-DC转换器将Vin转换到所需的电压。
图9也说明用来由收到的RJ45差分视频信号，RJ45_D2+/-，生成数字差分视频信号，TMDS_D2+/-，的电路.
图10说明用来由收到的RJ45差分视频信号，RJ45_D1+/-，生成数字差分视频信号，TMDS_D1+/-，的电路。控制信号，SCL_Rx，的检测及共模信号是利用宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现的。
图11说明用来由收到的RJ45差分视频信号，RJ45_D0+/-，生成数字差分视频信号，TMDS_D0+/-，的电路。在图7中，在微控制器303控制之下，控制信号，SDA_Tx，经多路复用加入RJ45_D0+/-中并送回图1中发送器105，而SDA_Rx从RJ45_D0+/-分离出来。
所以本发明实现了用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离，在不会降低视频质量的情况下达到延长电缆距离的目的。并且价格低、使用方便。

Claims (8)

  1. 【权利要求1】一种用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，包括视频源和显示器，视频源和显示器上均设有HDMI和/或DVI接口，其特征在于所述的方法是通过发送器将原始的直流耦合CML视频信号转换成交流耦合差分信号，通过以太网电缆传输后，再通过接收器将交流耦合差分信号转换回原始CML信号，并通过共模信号转送控制信号。
  2. 【权利要求2】根据权利要求1所述的用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，其特征在于所述的发送器设有宽带阻抗匹配变压器，它可以将直流耦合CML视频信号转换成交流耦合差分信号。
  3. 【权利要求3】根据权利要求1或2所述的用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，其特征在于所述的接收器设有宽带阻抗匹配变压器，它可以将交流耦合差分信号转换回原始CML信号。
  4. 【权利要求4】根据权利要求1或2所述的用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，其特征在于所述的发送器端的共模式信号是用宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
  5. 【权利要求5】根据权利要求3所述的用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，其特征在于所述的发送器端的共模式信号是用宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
  6. 【权利要求6】根据权利要求1或2所述的用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，其特征在于所述的接收器端的控制信号的检测和共模信号由宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
  7. 【权利要求7】根据权利要求3所述的用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，其特征在于所述的其特征在于所述的接收器端的控制信号的检测和共模信号由宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
  8. 【权利要求8】根据权利要求5所述的用单根以太网电缆延展HDMI和/或DVI接口连接长距离的方法，其特征在于所述的接收器端的控制信号的检测和共模信号由宽带阻抗匹配变压器的中心抽头来实现。
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