CN102196226B

CN102196226B - 发送器、接收器及讯号延伸器系统

Info

Publication number: CN102196226B
Application number: CN201010122647.3A
Authority: CN
Inventors: 简国展; 沈福进
Original assignee: Aten International Co Ltd
Current assignee: Aten International Co Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: CN102196226A

Abstract

一种发送器，包括一讯号输入端、多个加载单元以及一通讯接口。讯号输入端用以接收一数字影音讯号，数字影音讯号包括多个数字差动讯号及多个单端/低频讯号。多个加载单元用以分别将对应的所述单端/低频讯号加载至所述数字差动讯号而得到多个差动混合讯号，所述数字差动讯号的频率高于对应的所述单端/低频讯号的频率。通讯接口经由一网络线将所述差动混合讯号输出至一接收器。

Description

发送器、接收器及讯号延伸器系统

技术领域

本发明涉及一种发送器、接收器以及讯号延伸器系统，特别是涉及一种架构简单且低成本的发送器、接收器以及讯号延伸器系统。

背景技术

最小化传输数字差动讯号(TransitionMinimizedDifferentialSignal，TMDS)是美国SiliconImage公司所开发的一种传输技术，适用于高清晰度多媒体接口(HighDefinitionMultimediaInterface，HDMI)或是数字视讯接口(DigitalVisualInterface，DVI)等影像传输接口，可用以确保高速串行数据传送的稳定性。

请参照表1，表1为利用TMDS传输技术来传输数字影音讯号的传输规格表。

表1

脚位	脚位定义	脚位	脚位定义
				1	TMDS Data 2+	2	TMDS Data 2 Shield
3	TMDS Data 2-	4	TMDS Data 1+
				5	TMDS Data 1 Shield	6	TMDS Data 1-
7	TMDS Data 0+	8	TMDS Data 0 Shield
				9	TMDS Data 0-	10	TMDS Clock+
11	TMDS Clock Shield	12	TMDS Clock-
				13	CEC	14	Reserved
15	SCL	16	SDA
				17	DDC/CEC Ground	18	+5V Power
19	Hot Plug Detect

目前市面上的多种影音设备，诸如机顶盒、DVD播放器、个人计算机或液晶电视等均采用TMDS传输技术来传输数字影音讯号，以提供高清晰度的影像画面。然而，若采用HDMI或DVI等较昂贵的传输接口来传送上述数字影音讯号，则会导致成本无法降低。若改以网络线来传送上述数字影音讯号，则对应于TMDS需要12个频道(channel)，需要2条网络线(1条8个频道)才能传送完整的数字影音讯号。如此一来，因为2条网络线的长度不同，使得布线困难，并可能导致传送后的数字影音讯号产生偏斜(skew)或是讯号延迟，使得接收器解出错误的讯号。

此外，显示端口(Displayport)讯号传输低电压数字差动讯号(Low-VoltageDifferentialSignaling，LVDS)以及相关低频或单端/低频讯号时亦会面临上述同样的问题。

发明内容

本发明是有关于一种发送器、接收器以及讯号延伸器系统，利用简单的架构(例如是滤波器及共模讯号的模式特性)且经由单一条网络线(例如是CAT5/5e/6/7/7a或任何四对绞线的传输媒介)传送最小化传输数字差动讯号或低电压数字差动讯号，故可以降低成本且布线简单。

根据本发明的第一方面，提出一种发送器，包括一讯号输入端、多个加载单元以及一通讯接口。讯号输入端用以接收一数字影音讯号，数字影音讯号包括多个数字差动讯号及多个单端/低频讯号。多个加载单元用以分别将对应的所述单端/低频讯号加载至所述数字差动讯号而得到多个差动混合讯号，所述数字差动讯号的频率高于对应的所述单端/低频讯号的频率。通讯接口经由一网络线将所述差动混合讯号输出至一接收器。

根据本发明的第二方面，提出一种接收器，包括一通讯接口、多个分离单元以及一讯号输出端。通讯接口经由一网络线从一发送器接收多个差动混合讯号。多个分离单元用以分别将所述差动混合讯号分离为多个数字差动讯号及对应的多个单端/低频讯号，所述数字差动讯号的频率高于对应的所述单端/低频讯号的频率。讯号输出端用以输出所述数字差动讯号及所述单端/低频讯号为一数字影音讯号。

根据本发明的第三方面，提出一种讯号延伸器系统，包括一发送器以及一接收器。发送器用以接收一数字影音讯号，并将数字影音讯号的多数个单端/低频讯号分别加载至数字影音讯号的多个数字差动讯号为多个差动混合讯号，所述数字差动讯号的频率高于所述单端/低频讯号的频率。接收器经由一网络线耦接至发送器，接收器经由网络线接收所述差动混合讯号，并将所述差动混合讯号分离为所述数字差动讯号及所述单端/低频讯号以得到并输出此数字影音讯号。

为使本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并结合附图详细说明如下。

附图说明

图1绘示依照本发明较佳实施例的讯号延伸器系统的方块图。

图2绘示依照本发明较佳实施例的发送器的方块图。

图3A～图3D分别绘示依照本发明较佳实施例的加载单元210～240的电路图。

图3E绘示依照本发明较佳实施例的加载单元处理讯号的前后波形图。

图4绘示依照本发明较佳实施例的接收器的方块图。

附图符号说明

100：讯号延伸器系统

110：发送器

112：讯号输入端

114：第一通讯接口

120：接收器

122：第二通讯接口

124：讯号输出端

130：网络线

210～240：加载单元

212～242、216～246、312～342、316～346：匹配电路

214～244、314～344：多工滤波器

310～340：分离单元

具体实施方式

本发明提出一种发送器、接收器以及讯号延伸器系统，利用简单的架构(例如是滤波器及共模讯号的模式特性)且经由单一条网络线(例如是CAT5/5e/6/7/7a或任何四对绞线的传输媒介)传送数字影音讯号，故可以降低成本且布线简单。上述的数字影音讯号至少包含高清晰度多媒体接口(HDMI)讯号、数字视讯接口(DVI)讯号以及显示端口(Displayport)讯号。其中，HDMI讯号及DVI讯号至少包含四个最小化传输数字差动讯号(TMDS)，例如是TMDSData0+/-、TMDSData1+/-、TMDSData2+/-或TMDSClock+/-等数字差动讯号。此外，Displayport讯号至少包含四个低电压数字差动讯号(LVDS)，例如是LVDSMainLinkLane0p/n、LVDSMainLinkLane1p/n、LVDSMainLinkLane2p/n或LVDSMainLinkLane3p/n等数字差动讯号。

请参照图1，其绘示依照本发明较佳实施例的讯号延伸器系统的方块图。讯号延伸器(extender)系统100包括一发送器110以及一接收器120。接收器120经由一网络线130耦接至发送器110，其中网络线130例如为一CAT5/5e/6/7/7a缆线，然并不限于此，凡是包含四对绞线的传输线均落入本发明的范围内。其中，发送器110例如为一本地端模块(local-endmodule)、一影音切换器、一影音分散器(AVSplitter/Broadcaster)、一多影音管理装置或一多计算机切换器(KVMSwitch)，用以连接一数字影音源端设备(AVSource)。此外，接收器120例如为一遥控端模块(remote-endmodule)、一多影音管理装置或一多计算机切换器，用以连接一数字影音接收端设备(AVSink)，然本发明的技术特征并不限于此。

发送器110利用一讯号接收端112接收来自于上述的数字影音源端设备的一数字影音讯号VS，此数字影音讯号VS包括多个单端/低频讯号以及多个数字差动讯号，所述数字差动讯号的频率高于所述单端/低频讯号的频率。此数字影音讯号VS例如为HDMI讯号、DVI讯号或Displayport讯号，数字差动讯号例如为TMDS或LVDS。发送器110将数字影音讯号VS的多个单端/低频讯号分别加载至数字影音讯号VS的多个数字差动讯号而成为多个差动混合讯号DMS。发送器110利用一第一通讯接口114且通过网络线130输出此多个差动混合讯号DMS至接收器120。

接收器120经由网络线130，利用一第二通讯接口122接收发送器110输出的多个差动混合讯号DMS，并将所述差动混合讯号DMS分离为原来的多个数字差动讯号及多个单端/低频讯号，以获得数字影音讯号VS，并经由一讯号输出端124输出数字影音讯号VS至数字影音接收端设备。

接下来以数字影音讯号VS为HDMI讯号及DVI讯号为例做说明，然不限于此。请参照图2，其绘示依照本发明较佳实施例的发送器的方块图。发送器110包括一讯号输入端112、多个加载单元210～240以及一第一通讯接口114。讯号输入端112用以接收数字影音讯号，数字影音讯号包括多个数字差动讯号(例如TMDSData0+/-、TMDSData1+/-、TMDSData2+/-及TMDSClock+/-)及多个单端/低频讯号(例如GND、SCL、SDA、消费者电子控制(ConsumerElectronicsControl，CEC)、热插拔检测(HotPlugDetect，HPD)或5V)。加载单元210～240分别将多个单端/低频讯号加载至对应的多个数字差动讯号而得到多个差动混合讯号DMS1+/-～DMS4+/-。第一通讯接口114经由网络线130将多个差动混合讯号DMS1+/-～DMS4+/-输出至接收器120。

于图2中，加载单元210包括一匹配电路212、一多工滤波器214以及一匹配电路216。匹配电路212接收数字差动讯号TMDSData0+/-并进行阻抗匹配后，把TMDSData0+/-以外噪声隔离。多工滤波器214对数字差动讯号TMDSData0+/-进行高通滤波，并对对应的单端/低频讯号GND进行低通滤波，以加载单端/低频讯号GND至数字差动讯号TMDSData0+/-而得到差动混合讯号DMS1+/-。匹配电路216将差动混合讯号DMS1+/-进行阻抗匹配把DMS1+/-以外噪声隔离，经由第一通讯接口114输出至网络线130的一第一对绞线上。

同理，于加载单元220中，匹配电路222接收数字差动讯号TMDSData1+/-并进行阻抗匹配，把TMDSData1+/-以外噪声隔离。多工滤波器224对数字差动讯号TMDSData1+/-进行高通滤波，并对对应的单端/低频讯号SCL进行低通滤波，以加载单端/低频讯号SCL至数字差动讯号TMDSData1+/-而得到差动混合讯号DMS2+/-。匹配电路226将差动混合讯号DMS2+/-进行阻抗匹配把DMS2+/-以外噪声隔离，经由第一通讯接口114输出至网络线130的一第二对绞线上。

同理，于加载单元230中，匹配电路232接收数字差动讯号TMDSData2+/-并进行阻抗匹配，把TMDSData2+/-以外噪声隔离。多工滤波器234对数字差动讯号TMDSData2+/-进行高通滤波，并对对应的单端/低频讯号SDA进行低通滤波，以加载单端/低频讯号SDA至数字差动讯号TMDSData2+/-而得到差动混合讯号DMS3+/-。匹配电路236将差动混合讯号DMS3+/-进行阻抗匹配把DMS3+/-以外噪声隔离，经由第一通讯接口114输出至网络线130的一第三对绞线上。

同理，于加载单元240中，匹配电路242接收数字差动讯号TMDSClock+/-并进行阻抗匹配，把TMDSClock+/-以外噪声隔离。多工滤波器244对数字差动讯号TMDSClock+/-进行高通滤波，并对对应的单端/低频讯号HotPlugDetect及CEC/5V进行低通滤波，以加载单端/低频讯号HotPlugDetect及CEC/5V至数字差动讯号TMDSClock+/-而得到差动混合讯号DMS4+/-。匹配电路246将差动混合讯号DMS4+/-进行阻抗匹配把DMS4+/-以外噪声隔离，经由第一通讯接口114输出至网络线130的一第四对绞线上。

实际上，加载单元210～240所进行加载的单端/低频讯号(GND、SCL、SDA、HotPlugDetect、CEC或5V)及数字差动讯号(TMDSData0+/-、TMDSData1+/-、TMDSData2+/-或TMDSClock+/-)的配对并不限于图2所示的一对一或二对一的关系，其可任意进行数字差动讯号及单端/低频讯号之间的一对一或一对二的搭配组合。其中，上述的多工滤波器214、224、234及244可以是双工滤波器。

请参照图3A～图3D，其分别绘示依照本发明较佳实施例的加载单元210～240的电路图，但本发明的技术特征并不局限于此。由于加载单元210～240分别将多个单端/低频讯号加载至对应的多个数字差动讯号而得到多个差动混合讯号DMS1+/-～DMS4+/-，故发送器110即可经由具四对绞线的单一网络线130将数字影音讯号所包含的多个数字差动讯号(TMDSData0+/-、TMDSData1+/-、TMDSData2+/-或TMDSClock+/-)及多个单端/低频讯号(GND、SCL、SDA、HotPlugDetect、CEC或5V)输出至接收器120。

请参照图3E，其绘示依照本发明较佳实施例的加载单元处理讯号的前后波形图。于图3E中，是以加载单元230为例做说明。加载单元230将单端/低频讯号SDA至数字差动讯号TMDSData2+/-而得到差动混合讯号DMS3+/-。其中，单端/低频讯号SDA、数字差动讯号TMDSData2+/-及差动混合讯号DMS3+/-的波形如图3E所示。此外，同理亦可推得加载单元210、220及240处理讯号的前后波形如上所述的加载单元230处理讯号的前后波形相同，故不再重述。在本实施例中，亦可仅由多工滤波器214、224、234及244处理上述数字差动讯号及单端/低频讯号，并且输出上述的差动混合讯号。

请参照图4，其绘示依照本发明较佳实施例的接收器的方块图。接收器120一第二通讯接口122、多个分离单元310～340以及一讯号输出端124。第二通讯接口122经由网络线130从发送器110接收多个差动混合讯号DMS1+/-～DMS4+/-。例如，第二通讯接口122通过网络线130的四对绞线对应接收差动混合讯号DMS1+/-～DMS4+/-。分离单元310～340分别将差动混合讯号DMS1+/-～DMS4+/-分离为多个数字差动讯号(TMDSData0+/-、TMDSData1+/-、TMDSData2+/-或TMDSClock+/-)及对应的多个单端/低频讯号(GND、SCL、SDA、HotPlugDetect、CEC或5V)。讯号输出端124输出所述数字差动讯号及所述单端/低频讯号为数字影音讯号，以构成一数字影音讯号，让数字影音接收端设备播放所接收的数字影音讯号。

于图4中，分离单元310包括一匹配电路312、一多工滤波器314以及一匹配电路316。匹配电路312通过第二网络接口122自网络线的第一对绞线接收差动混合讯号DMS1+/-，并进行阻抗匹配，把DMS1+/-以外噪声隔离。多工滤波器314对差动混合讯号DMS1+/-进行高通滤波得到数字差动讯号TMDSData0+/-，且对差动混合讯号DMS1+/-进行低通滤波得到单端/低频讯号GND，并输出单端/低频讯号GND至讯号输出端124。匹配电路316接收TMDSData0+/-并把TMDSData0+/-以外噪声隔离，以输出数字差动讯号TMDSData0+/-至讯号输出端124。

同理，分离单元320包括一匹配电路322、一多工滤波器324以及一匹配电路326。匹配电路322通过第二网络接口122自网络线的第二对绞线接收差动混合讯号DMS2+/-，并进行阻抗匹配，把DMS2+/-以外噪声隔离。多工滤波器324对差动混合讯号DMS2+/-进行高通滤波得到数字差动讯号TMDSData1+/-，且对差动混合讯号DMS2+/-进行低通滤波得到单端/低频讯号SCL，并输出单端/低频讯号SCL至讯号输出端124。匹配电路326接收TMDSData1+/-并把TMDSData1+/-以外噪声隔离，以输出数字差动讯号TMDSData1+/-至讯号输出端124。

同理，分离单元330包括一匹配电路332、一多工滤波器334以及一匹配电路336。匹配电路332通过第二网络接口122自网络线的第三对绞线接收差动混合讯号DMS3+/-，并进行阻抗匹配，把DMS3+/-以外噪声隔离。多工滤波器334对差动混合讯号DMS3+/-进行高通滤波得到数字差动讯号TMDSData2+/-，且对差动混合讯号DMS3+/-进行低通滤波得到单端/低频讯号SDA，并输出单端/低频讯号SDA至讯号输出端124。匹配电路316接收TMDSData2+/-并把TMDSData2+/-以外噪声隔离，以输出数字差动讯号TMDSData2+/-至讯号输出端124。

同理，分离单元340包括一匹配电路342、一多工滤波器344以及一匹配电路346。匹配电路342通过第二网络接口122自网络线的第四对绞线接收差动混合讯号DMS4+/-，并进行阻抗匹配，把DMS4+/-以外噪声隔离。多工滤波器344对差动混合讯号DMS4+/-进行高通滤波得到数字差动讯号TMDSClock+/-，且对差动混合讯号DMS4+/-进行低通滤波得到单端/低频讯号HotPlugDetect及CEC/5V，并输出单端/低频讯号HotPlugDetect及CEC/5V至讯号输出端124。匹配电路346接收TMDSClock2+/-并把TMDSClock2+/-以外噪声隔离，以输出数字差动讯号TMDSClock+/-至讯号输出端124。

其中，上述的多工滤波器314、324、334及344可以是双工滤波器。此外，上述分离单元的电路亦可以参照上述的加载单元的电路进行设计。另外，上述的匹配电路可以是电感设计。再者，上述的多工滤波器可以是电感及电容的搭配设计。

此外，若数字影音讯号VS为Displayport讯号时，则多个数字差动讯号例如为LVDSMainLinkLane0(p/n)、LVDSMainLinkLane1(p/n)、LVDSMainLinkLane2(p/n)及LVDSMainLinkLane3(p/n)，而多个单端/低频讯号例如为GND、AUXCH(p)、AUXCH(n)、HotPlugDetect或Displayport(DP)Power等，上述单端/低频讯号被加载至数字差动讯号的配对可以一对一或二对一任意配对，并不做限制，端视设计者的设计而定。

本发明上述实施例所揭示的发送器、接收器以及讯号延伸器系统，具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下。

本发明的发送器、接收器以及讯号延伸器系统，利用简单的架构，利用加载单元将数字影音讯号的多个单端/低频讯号分别加载至对应的数字差动讯号上，并利用分离单元将差动混合讯号中的数字差动讯号及单端/低频讯号分离出来，故得以经由单一条网络线传送具多个单端/低频讯号以及多个数字差动讯号的数字影音讯号，使得成本降低且兼顾布线简单的优点。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围以本发明的权利要求为准。

Claims

1.一种发送器，包括：

一讯号输入端，用以接收一数字影音讯号，该数字影音讯号包括多个数字差动讯号及多个单端/低频讯号；

多个加载单元，用以分别将对应的所述单端/低频讯号加载至所述数字差动讯号而得到多个差动混合讯号，所述数字差动讯号的频率高于对应的所述单端/低频讯号的频率；以及

一通讯接口，经由一网络线将所述差动混合讯号输出至一接收器，其中该网络线具有多对绞线分别与其中的一加载单元相耦接；

其中所述数字差动讯号为最小化传输差动传输(TMDS)讯号或低压差动传输(LVDS)讯号；

其中所述单端/低频讯号包括GND、SCL、SDA、消费者电子控制CEC、热插拔检测HPD、5V、AUXCH(p)、AUXCH(n)或DisplayportPower；

其中每一个加载单元包括：

一多工滤波器，用以对该数字差动讯号进行高通滤波，并对对应的该单端/低频讯号进行低通滤波，以加载该单端/低频讯号至该数字差动讯号而得到该差动混合讯号，并输出至相接的一对绞线。

2.如权利要求1所述的发送器，其中每一个加载单元包括：

一第一匹配电路，用以接收所述数字差动讯号之一并进行阻抗匹配；以及

一第二匹配电路，用以将该差动混合讯号进行阻抗匹配后经由该通讯接口输出至该网络线。

3.如权利要求1所述的发送器，其中该网络线为一CAT5/5e/6/7/7a缆线或具有四对绞线。

4.一种接收器，包括：

一通讯接口，经由一网络线从一发送器接收多个差动混合讯号，其中该网络线具有多对绞线，每一对绞线输出其中的一个差动混合讯号；

多个分离单元，分别与其中的一对绞线相耦接，该多个分离单元用以分别接收相应的一对绞线所输出的差动混合讯号并将所述差动混合讯号分离为多个数字差动讯号及对应的多个单端/低频讯号，所述数字差动讯号的频率高于对应的所述单端/低频讯号的频率；以及

一讯号输出端，用以输出所述数字差动讯号及所述单端/低频讯号为一数字影音讯号；

其中所述数字差动讯号为最小化传输差动传输讯号或低压差动传输讯号；

其中每一个分离单元包括：

一多工滤波器，用以对该差动混合讯号进行高通滤波得到该数字差动讯号，且对该差动混合讯号进行低通滤波得到该单端/低频讯号，并输出该单端/低频讯号至该讯号输出端。

5.如权利要求4所述的接收器，其中每一个分离单元包括：

一第一匹配电路，用以接收所述差动混合讯号之一并进行阻抗匹配；以及

一第二匹配电路，用以将该数字差动讯号进行阻抗匹配后输出至该讯号输出端。

6.如权利要求4所述的接收器，其中该网络线为一CAT5/5e/6/7/7a缆线或具有四对绞线。

7.一种讯号延伸器系统，包括：

一发送器，用以接收一数字影音讯号，并将该数字影音讯号的多个单端/低频讯号分别加载至该数字影音讯号的多个数字差动讯号而形成多个差动混合讯号并输出至具有多对绞线的一网络线，所述数字差动讯号的频率高于所述单端/低频讯号的频率，其中每一个差动混合讯号由一对绞线传输；以及

一接收器，经由该网络线耦接至该发送器，该接收器经由该网络线接收所述差动混合讯号，并将所述差动混合讯号分离为所述数字差动讯号及所述单端/低频讯号以得到并输出该数字影音讯号；

其中所述单端/低频讯号包括GND、SCL、SDA、消费者电子控制CEC、热插拔检测HPD、5V、AUXCH(p)、AUXCH(n)或DisplayportPowe；

其中该发送器包括：

一第一通讯接口；

一讯号输入端，用以接收该数字影音讯号，该数字影音讯号包括所述数字差动讯号及所述单端/低频讯号；以及

多个加载单元，用以分别将对应的所述单端/低频讯号加载至所述数字差动讯号而得到所述差动混合讯号，其中该多对绞线分别与其中的一加载单元相耦接，其中每一个加载单元包括：

一第一多工滤波器，用以对该数字差动讯号进行高通滤波，并对对应的该单端/低频讯号进行低通滤波，以加载该单端/低频讯号至该数字差动讯号而得到该差动混合讯号，并输出至相接的一对绞线；

其中该第一通讯接口经由该网络线将所述差动混合讯号输出至该接收器。

8.如权利要求7所述的讯号延伸器系统，其中每一个加载单元更包括：

一第一匹配电路，用以接收所述数字差动讯号之一并进行阻抗匹配；

以及

一第二匹配电路，用以将该差动混合讯号进行阻抗匹配后经由该第一通讯接口输出至该网络线。

9.如权利要求7所述的讯号延伸器系统，其中该接收器包括：

一讯号输出端；

一第二通讯接口，经由该网络线从该发送器接收所述差动混合讯号；以及

多个分离单元，用以分别将所述差动混合讯号分离为所述数字差动讯号及对应的所述单端/低频讯号，其中每一个分离单元包括：

一第三匹配电路，用以接收所述差动混合讯号之一并进行阻抗匹配；

一第二多工滤波器，用以对该差动混合讯号进行高通滤波得到该数字差动讯号，且对该差动混合讯号进行低通滤波得到该单端/低频讯号，并输出该单端/低频讯号至该讯号输出端；以及

一第四匹配电路，用以将该数字差动讯号进行阻抗匹配后输出至该讯号输出端；

其中该讯号输出端用以输出所述数字差动讯号及所述单端/低频讯号为该数字影音讯号。

10.如权利要求7所述的讯号延伸器系统，其中该网络线为一CAT5/5e/6/7/7a缆线。