CN101692707A - 高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置 - Google Patents

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曹祥东
刘海
余冰
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Abstract

本发明涉及高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置，由发送模块、接收模块和5根光纤组成，发送模块通过5根光纤分别与接收模块相连，发送模块通过电缆与显示源相连，接收模块通过电缆与显示终端相连，其中3根光纤传输最小变化差分信号TMDS的高速视频/音频信号，1根光纤传输时钟信号，1根光纤传输DDC控制信号。本发明实现基本原理是4路光信号传输高清信号，1路光信号传输从显示终端读取的显示数据通道信号，并回传给显示源端，从而将电缆中的铜缆彻底取代为5根光纤，本发明HDMI用5根光纤传输，具有高带宽，更长传输距离，及成本低等显著优势。

Description

高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置
技术领域
本发明涉及消费电子中的一种高清多媒体连接线缆，特别涉及一种高清晰度多媒体接口(HDMI)长距离无损光纤传输装置。
背景技术
HDMI(High-Definition Multimedia Interface)又被称为高清晰度多媒体接口，是首个支持在单线缆上传输，不经过压缩的全数字高清晰度、多声道音频和智能格式与控制命令数据的数字接口。HDMI接口由SiliconImage美国晶像公司倡导，联合索尼、日立、松下、飞利浦、汤姆逊、东芝等八家著名的消费类电子制造商联合成立的工作组共同开发的。目前的最高版本是于今年6月发布的HDMI1.3规范。HDMI不仅可以满足目前最高画质1080P的分辨率，还能支持DVD Audio等最先进的数字音频格式，支持八声道96kHz或立体声192kHz数码音频传送，而且只用一条HDMI线连接，免除数字音频接线。HDMI标准中描述共有3路TMDS高速数据信号，1路CLK信号，以及1路DDC(显示数据通道)和1路CEC(用户控制功能)信道。目前广泛采用的HDMI铜缆，但使用普通的HDMI电缆长距离传输时，总会出现输出信号差，容易受干扰，显示出来的图像会出现模糊、拖尾、分色等现象。因此随着传输距离的增长，以及对信号质量的越来越高的要求，HDMI铜缆道路将会越走越窄。
发明内容
本发明的目的为了克服现有技术存在的问题及缺点，提供一种高清晰度多媒体接口(HDMI)长距离无损光纤传输装置，本装置主要实现原理是，依据HDMI1.3标准，用4路光信号传输高速数据及时钟信号，1路光信号传输从显示终端读取的DDC(显示数据通道)信号，并回传给显示源端，从而将电缆中的铜缆彻底取代为5根光纤。
本发明的技术方案为：
高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置，由发送模块(TX)、接收模块(RX)和5根光纤组成，其特征在于：发送模块(TX)通过5根光纤分别与接收模块(RX)相连，发送模块(TX)由4路电光(E/O)转换电路和1路显示数据通道(DDC)控制信号的光电(O/E)转换电路、供电模块、逻辑控制模块组成，供电模块为发送模块提供电源，逻辑控制模块控制读取DDC信号；接收模块(RX)由4路O/E转换电路和1路DDC控制信号的E/O转换电路、供电模块、逻辑控制模块组成，供电模块为接收模块提供电源，逻辑控制模块控制读取DDC信号，其中3根光纤传输最小变化差分信号TMDS的高速视频/音频信号，1根光纤传输时钟(CLK)信号，1根光纤传输DDC控制信号，发送模块(TX)通过电缆与显示源相连，接收模块(RX)通过电缆与显示终端相连。
供电模块采用低功耗的稳压器件为发送模块和接收模块供电。
由RX读取显示终端的扩展显示识别数据(EDID)通过DDC控制信号的E/O用1路光纤回传到TX，然后通过O/E发送给显示源端。
本发明替代了传统的铜缆HDMI连接线，成本大幅度下降，体积和重量比铜缆都有大幅度的减小，便于生产和工程施工，更节能环保。
采用线性稳压器LDO电压转换，并采用低功耗器件，结合目前消费电子已有的常用接口，发送模块TX，接收模块RX中均加入了mini USB接口，在少数内部供电不足的情况下进行外部供电.
发送模块、接收模块的光接口采用LC接口，体积小巧，安装简便，既可以实现模块与光纤通路一体化的整体设计，也可以实现预留5个光口，可接插拔的模块化设计。
较之铜线有限的传输距离，光纤的传输距离可以延长300米以上，并且抗电磁干扰能力增强。
设计主要分为发送模块(TX)和接收模块(RX)两个部分组成。下表为TX，RX的主要性能指标。
  性能参数   TX   RX
  功耗   输入+5V，电流300mA   输入+5V，电流300mA
  传输距离   ＞300米   ＞300米
  发射光功率   ＜-6dbm   ＜-12dbm
  激光器最大传输速率 1.6Gbs 1.6Gbs
工作环境   工作温度/湿度：0℃～57.5℃/5％～85％   工作温度/湿度：0℃～57.5℃/5％～85％
  存储温度/湿度：-8℃～75℃/5％～85％   存储温度/湿度：-8℃～75℃/5％～85％
本发明与现有的HDMI传输相关技术相比具有以下优点：1、替代铜缆为5路光纤，成本大大降低；2、传输带宽增大，抗干扰性增强；3、传输距离可延长至少300米以上，线缆采用光纤连接，体积和重量减小并且环保；4、线缆连接可以采用普通的LC接口，可插拔的形式，使线缆连接更方便，灵活；5、整体装配也简易化可提高生产效率。
附图说明
图1总体方案框图。
图2发送端原理示意图。
图3接收端原理示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明由发送模块(TX)、接收模块(RX)和5根光纤组成，发送模块(TX)通过5根光纤分别与接收模块(RX)相连，发送模块(TX)由4路电光(E/O)转换电路和1路显示数据通道(DDC)控制信号的光电(O/E)转换电路、供电模块、逻辑控制模块组成，供电模块为发送模块提供电源，逻辑控制模块控制读取DDC信号；接收模块(RX)由4路O/E转换电路和1路DDC控制信号的E/O转换电路、供电模块、逻辑控制模块组成，供电模块为接收模块提供电源，逻辑控制模块控制读取DDC信号，其中3根光纤传输最小变化差分信号TMDS的高速视频/音频信号，1根光纤传输时钟(CLK)信号，1根光纤传输DDC控制信号，发送模块(TX)通过电缆与显示源相连，接收模块(RX)通过电缆与显示终端相连。所述发送模块(TX)和接收模块(RX)的电光转换电路和1路数据通道(DDC)控制信号的光电(O/E)转换电路、供电模块、逻辑控制模块都可以从市场购买得到。
参照图2所示，发送模块(TX)主要由低成本的4路电光转换电路，1路光电转换电路，低功耗的供电模块，以及逻辑控制模块四个组成。
4路电光转换电路主要是把HDMI的3路最小变化差分信号(TMDS)和1路时钟(CLK)信号转换成光信号。由于根据HDMI标准中描述，每个TMDS通道的传输速率在25MHZ至1.65GHZ之间，因此选用实现方法可以采用4组1.25G激光器(TOSA)及驱动芯片(LASER DRIVER)组合成电光转换电路。也可以根据传输距离的需求，使用单模激光器及相应驱动电路。
1路光电转换电路是通过光探测器(ROSA)接收到从终端回传的显示数据通道DDC信号，转化为串口信号，输入到MCU。实现方法用1组1.25G探测器(ROSA)及限幅放大器(Limiting AMP)组合成光电转换电路。同样可以根据传输距离要求，使用单模激光器及相应驱动电路。
发送模块(TX)的逻辑控制模块完成DDC信号的恢复。具体可采用单片机或者简单的可编程逻辑器件来实现。DDC信号包括数据时钟信号(SDA)和数据时钟信号(SCL)，传输的数据格式为外部显示设备识别数据(EDID)，包括显示设备的基本参数。
供电模块通过线性稳压器(LDO)将通过USB接口输入的5V电源转换成3.3V的并完成稳压功能。并且采用USB接口供电，接口使用便捷。
参照图3所示，接收模块(RX)主要由低成本的4路光电转换电路，1路电光转换电路，低功耗的供电模块，以及逻辑控制模块四个模块组成。
4路光电转换电路把从TX传来的4路光信号转换成对应的3路TMDS信号和1路CLK信号，输出到HDMI接口。实现方法采用4组1.25G探测器(ROSA)及限幅放大器(Limiting AMP)组合成光电转换电路。根据传输距离要求，可使用单模激光器及相应驱动电路。
1路电光转换电路，由于接收模块(RX)与显示终端相连，1路电光转换电路通过HDMI接口将显示终端的DDC信号转换成光信号，回传TX。实现方法采用1组1.25G激光器(TOSA)及驱动芯片(LASER DRIVER)组合成电光转换电路。根据传输距离要求，可使用单模激光器及相应驱动电路。
接收模块(RX)的逻辑控制模块完成终端DDC信号的采集，具体可采用单片机或者简单的可编程逻辑器件来实现。采集后的信号发送到电光转换电路，继续完成光信号的回传。
供电模块通过性稳压器(LDO)将通过USB接口输入的5V电源转换成3.3V的并完成稳压功能。并采用USB取电，通常显示终端不能通过HDMI为RX提供电源，采用此接口使用便捷。

Claims (5)

1.高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置，其特征在于：由发送模块、接收模块和5根光纤组成，发送模块通过5根光纤分别与接收模块相连，发送模块通过电缆与显示源相连，接收模块通过电缆与显示终端相连。
2.根据权利要求1所述的高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置，其特征在于：所述的发送模块由4路电光转换电路和1路显示数据通道控制信号的光电转换电路、供电模块、逻辑控制模块组成；供电模块为发送模块提供电源，逻辑控制模块控制读取DDC信号。
3.根据权利要求1所述的高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置，其特征在于：所述的接收模块由4路光电转换电路和1路DDC控制信号的电光转换电路、供电模块、逻辑控制模块组成，供电模块为接收模块提供电源，逻辑控制模块控制读取DDC信号。
4.根据权利要求2或3所述的高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置，其特征在于：所述的逻辑控制模块，发送模块的逻辑控制模块完成DDC信号的恢复，接收模块的逻辑控制模块完成DDC信号的采集。
5.根据权利要求2或3所述的高清晰度多媒体接口长距离无损光纤传输装置，其特征在于：所述的供电模块采用稳压器件为发送模块和接收模块供电。
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