CN102782776B - 多媒体电缆 - Google Patents

Abstract

一种多媒体电缆，尤其是用于承载根据HDMI标准的数字信号的多媒体电缆，该电缆包括在中心导体芯周围设置的两个或更多个导体芯同心环。

Description

多媒体电缆

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年1月5日提交的美国临时专利申请61/292,376的优先权，该美国临时专利申请的整个内容在此被结合作为参考。

技术领域

本发明涉及电子电缆领域。具体来说，涉及用于数字信息传输的高速电缆。尤其是，本发明的电缆是多媒体电缆，其更常用的称谓是基于常用传输标准的高清晰度多媒体接口（HDMI）电缆。基于电缆尺寸，本发明的实施例被描述为小型HDMI电缆。

背景技术

家庭娱乐产业当前呈指数增长。在视频方面，黑白模拟信号已经是100年前的技术。现在高清晰度彩色逐渐成为标准。而且，对于广播信号的依赖已经由数字电缆、Blu-Ray^TM视频源和数字记录器所替代。今天的显示屏能够以难以置信的分辨率复制大量彩色信号。而且，它们的屏幕越来越大（并且比例不同）但所占空间越来越小。

随着家庭娱乐系统的视频显示领域不断改进，对于音频再现也带来很大变化和改进。音频今天还能够结合相关视频或单独地数字地存储和传输。而且，在屏幕上也不再仅仅设置单一的扬声器。音频以多通道形式提供，以使得观看者以前所未有的感受沉浸在节目当中。

随着音频和视频再现方面的改进，数据的互连网和计算机存储的兴起同样产生了娱乐的新途径。娱乐节目的数字存储和传输技术使得用户可以获得指定娱乐节目的副本，然后可以几乎无限次播放这些节目而不会因重复播放降低播放效果，同时可以将这些节目在不同设备之间自由传输并“随心所欲”地观看。

然而，伴随所有这些新功能，要求在越来越多的不同设备之间传输数据。虽然在20年前电视机还是一台用于提供音频、视频和内容的自足（selfcontained）设备，但是今天对于更优资源和再现的需要，导致了包括多个核芯装置和多台外围设备的一般家庭影院。在这些不同设备之间进行数据传输导致许多娱乐系统中都具有不同标准和质量的电缆鼠巢。

当前有许多标准，因此有许多不同电缆用于传输音频和视频数据。分量Video、S-Video、光纤等等技术都有其优缺点。然而，技术繁多的一个主要问题是电缆数量增加，并且需要大量物理电缆来连接不同部件。而且，设备通常仅与最弱链路一样好。

为了简化电缆问题，之前就已经提出高清晰度多媒体接口（HDMI）标准。该标准适用于在被设计为采用该标准的电缆中进行音频、视频和数据的全数字化传输。这些HDMI电缆被设计为满足这些需要，因此提供导体来承载三个音频通道和三个视频通道（对应于彩色信号的三个分量），以及多个其它支撑信号，其包括使得设备可以交换指令（消费者电子通道（CEC））、用于是否添加或去除部件的热插拔（hot plug）检测、用于加密和相关设备信息的显示数据通道（DDC）。较新标准（HDMI1.4）还包括以太网数据和音频返回通道（HEAC）。HDMI的这些标准连同电缆如何端接于HDMI插口的信息都可以从www.hdmi.org网站公开内容获取，这些内容在此被结合作为参考。

在当前（版本1.3）HDMI标准中，HDMI电缆需要包括至少18个单独导体才能够承载所有信号。这种电缆的实施例（900）如图1所示。12个导体被分别套装（形成由图1的中空圆圈表示的电缆芯）并被设置为四个扭绞对（twisted pair）组（901）、（903）、（905）和（907）（其中每组具有未套装接地（由阴影圆圈表示）），以便承载音频和视频以及时钟信号的三个通道。而每个扭绞对组又包括各自的护套（991）、（993）、（995）和（997）。两个导体（一个芯和未套装接地）形成电源和普通接地（911），而剩下的4个芯用作专用通道。尤其是DDC（其使用两个芯）（921）、CED（923）和热插拔检测（925）连同未使用芯（927）为未来标准保留使用。根据制造者如何选择连接这些芯（923）、（925）和（927），可以决定为何种目的选择哪个特定的芯（923）、（925）和（927）。

因此，标准HDMI电缆包括四个部件扭绞对电缆（均具有各自屏蔽）（901）、（903）、（905）和（907）、具有接地的电源电缆（911）以及专用芯（921）、（923）、（925）和（927）。然后将整个束设置在Mylar带（952）、线编织屏蔽（954）和绝缘护套（956）内，以形成代表性的HDMI电缆。

虽然该设置提供良好的信号质量和简化的连接，但是也存在一些问题。首先，使用扭绞对电缆（901）、（903）、（905）和（907）需要占据额外空间来容纳扭绞线和用于每个扭绞对（901）、（903）、（905）和（907）的屏蔽（991）、（993）、（995）和（997）。这样会使得电缆（900）比所需要的更大，从而不适用于需要小型电缆的应用（例如，在内布线或便携式装置中）。

而且，采用并行传输方式的HDMI标准会导致各个扭绞对（901）、（903）、（905）和（907）之间发生串扰。因此，随着速度增加，以及电缆长度增加，芯的线规通常必须增大，不然就存在信号劣化。当信号是数字的而非模拟的时，信号劣化会导致部分信号损失，从而导致大幅降低的信号质量。当HDMI标准是实时标准时（这与大多数标准数据传输例如以太网连接相反），由于电缆变长也会带来大量问题，而可靠的HDMI传输通常仅限于数英尺长度内。

在许多情况下，这是可以接受的，因为家庭影院的各部件之间距离通常在上述距离范围内。然而，对于某些应用场合，长度限制会变得非常重要。尤其是当需要小直径电缆时（例如在便携式设备或者空间有限的装置内部连接中），传统的HDMI电缆就不能提供可靠的性能。

为了解决上述问题以及本领域技术人员公知的其它技术问题，本发明公开了一种被设置为用于HDMI标准的多媒体电缆（例如但不限于HDMI1.3和1.4），它提供内部导体的同轴设置，该多媒体电缆能够解决传统扭绞对结构的缺陷同时保持良好的信号质量。

发明内容

下面是本发明的发明内容部分，它将有助于对本发明的若干方面有基本了解。该发明内容部分不是用来识别本发明的关键或重要部件，也不是用来限定本发明的保护范围。该部分的唯一目的是以一种简化方式来呈现本发明的一些概念，以此作为下面具体实施方式详细说明的前序。

因为上述和其它现有技术中的问题，除了其他方面之外，本发明涉及一种多媒体电缆，尤其是用于承载根据HDMI标准的数字信号，该电缆包括设置在中心导体芯周围的两个或更多个导体芯同心环。

在一个实施例中，该多媒体电缆包括：中心电缆芯；由绕中心电缆芯同心设置的第一多个电缆芯形成的第一环；由绕电缆芯的第一同心环设置的第二多个电缆芯形成的第二环；其中中心电缆芯、第一多个电缆芯和第二多个电缆芯包括总共至少19个电缆芯；其中第一多个电缆芯通常被相互平行地设置；以及其中第二多个电缆芯通常被相互平行地设置。

在多媒体电缆的一个实施例中，该电缆适用于承载根据HDMI标准版本1.3或1.4的信号。

在多媒体电缆的一个实施例中，所述至少19个电缆芯以及可能的正好19个芯包括至少14个单独屏蔽的电缆芯和至少5个未屏蔽的电缆芯。所述第一多个电缆芯可以包括单个未屏蔽电缆芯，以及第二多个电缆芯可以包括四个未屏蔽电缆芯。

在多媒体电缆的一个实施例中，所述至少19个电缆芯包括至少22个电缆芯，其包括至少或者正好17个单独屏蔽的电缆芯和至少或者正好5个未屏蔽的电缆芯。8个单独屏蔽的电缆芯和1个未屏蔽的电缆芯形成第一多个电缆芯，8个屏蔽的电缆芯和4个未屏蔽的电缆芯形成第二多个电缆芯。第二多个电缆芯可以形成重复模式的组，每组由1未屏蔽的电缆芯和2个单独屏蔽的电缆芯形成。第一多个电缆芯包括至少8个电缆芯，以及第二多个电缆芯可以包括至少15个电缆芯。第一多个电缆芯还可以包括至少7个单独屏蔽的电缆芯，以及第二多个电缆芯还可以包括至少10个单独屏蔽的电缆芯。

在一个实施例中，该多媒体电缆还包括设置在第一环和第二环之间的屏蔽。还可以包括设置在第一环和第二环之间的Al-Mylar带。在一个实施例中，该多媒体电缆还包括围绕第二环的屏蔽，以及还可以包括围绕第二环的Al-Mylar带和/或者围绕所述围绕第二环的屏蔽的绝缘护套。

如这里所述，在一个实施例中，多媒体电缆包括：中心电缆芯；由绕中心电缆芯设置的8个单独屏蔽的电缆芯和1个未屏蔽的电缆芯形成的第一同心环；以及围绕第一同心环的第一屏蔽；由绕第一同心环设置的8个单独屏蔽的电缆芯和4个未屏蔽的电缆芯形成的第二同心环；围绕第二同心环的第二屏蔽；以及围绕第二屏蔽的绝缘护套；其中形成第一同心环的电缆芯被通常相互平行地设置；其中形成第二同心环的电缆芯被通常相互平行地设置。

附图说明

图1提供采用HDMI协议的现有技术电缆实施例的典型截面图。

图2A提供多媒体电缆的第一实施例的典型截面图。

图2B提供图2A的实施例，其中标注示出图2A的示例性“扭绞对”组。

图3提供多媒体电缆的第二实施例的典型截面图。

图4提供多媒体电缆的第三实施例的典型截面图。

具体实施方式

下面的说明通过示例方式而非限制方式阐述本发明。如上所述，HDMI标准提供了许多导体如何以何种速率和质量提供何种数据的规范。在许多方面，HDMI标准不规定指电缆的物理设计，而是规定电缆如何端接以及电缆如何执行功能。因此，虽然在整个说明书中一般都采用标准HDMI术语，但是应当意识到，传统HDMI采用传统扭绞对组，而仍然采用包括导体对的组的当前电缆没有将它们提供为标准扭绞对。而且，本公开的HDMI电缆虽然设计成根据HDMI标准操作和端接，但是具有与传统HDMI电缆完全不同的内部设计。

图2示出被设计为用于HDMI协议使用的电缆（100）的实施例的横截面视图。该电缆包括17个电缆芯（1-17）和5个分部未套装导体（21）、（23）、（25）、（27）和（29），其中该电缆芯均包括各自独立的护套。这些电缆芯将用作标准HDMI电缆的14个屏蔽的导体和5个接地（其中剩下3个芯可用于将来扩展使用或者用于其它传输部件）。这些芯（1-17）和导体（21）、（23）、（25）、（27）、（29）没有设置成扭绞对，因为电缆（100）包括绕中心电源电缆（101）的两个导体同心环（103）和（105）。

在图2的实施例中，处于电缆（100）中心的导体（101）通常用于电缆（100）的功率传输功能。然后是设置在芯（101）周围的第一导体环（103）。第一导体环（103）包括多个通常平行的芯（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）和（9）以及通常单一的接地（29）。接地（29）用作内环（103）和电源线（101）的漏（drain），剩余导体将用作HDMI协议的其它各种协议（CDC等等）芯。这些部件通常并排设置，并且可以平行于电缆（100），或者以通常均匀的方式绕电缆缓慢扭绞。

可以清楚看到，在内环（103）中存在多于5个芯要的8个芯（加上接地）和接地用于承载当前HDMI电缆中的非音频/视频/时钟信号。提供三个额外的导体（例如，导体（7）、（8）和（9），虽然选择哪个芯在HDMI连接器的哪个引脚处端接留给安装者来确定，以及内环（103）中的任何芯（2-9）可以分配给HDMI协议的任何通道）以用于确保当采用特定尺寸芯时仍然能够制造出完整的内环（103）。特别地，提供这些额外的芯，以便形成完整材料环，并且内环（103）不包括间隙或间隔，而是通常一致并稳固的。这提供固定尺寸的内环（103）外径，以使得存在在其上设置外环（105）的足够的体。这些额外的芯虽然在当前HDMI协议中没有特定的用途，但是可用于未来协议需要，可以用于并非协议的一部分的所有权转移，或者可以用于本领域技术人员公知的其它目的。

应当要意识到，在可选实施例中，可以消除在内环（103）中的这些额外的芯，因为它们并非是电缆（100）操作为HDMI电缆所必需的。然而，在这样的实施例中，内环（103）的部件（例如其中存在5个芯加漏）可以由更大规格的线构建和/或可以具有增加的护套厚度以使其更大。通过这种方式，内环（103）同样围绕功率芯（101）是完整的。可选地，还可以采用填充物（例如塑料棒或类似材料）来替代额外的芯，以便提供完整的内环（103）。在另一实施例中，内环（103）可简单地具有存在的间隙，以及Al-Mylar带（109）和屏蔽（107）可以用于通常地平滑内环（103）的外表面，以便提供用于设置第二环（105）的表面。可以清楚看出，这种尺寸考虑有助于确保内环（103）和外环（105）均包括以同心环设置的芯和接地而没有额外的间隙，以及确保环（103）或（105）具有足够的周长来容纳在其中包括的所有芯和导体。

在第一导体环（103）的外部设置屏蔽（107），在所述实施例中，该屏蔽由螺旋盘绕导电线形成，或者可以是包括但不限于以下形式的任意设计：线编织物或甚至铸造金属表面，其用作将内环（103）承载的信号与外环（105）承载的信号隔离，以及还用作提供电缆强度。还设置Al-Mylar带（109）来隔离第一导体环（103）和第二环（105）。在可选实施例中也可以不采用Al-Mylar带（109）和屏蔽（107），因为依赖于产生的电缆（100）的内部部件设计和期望特性不同，进行屏蔽和分离并非必须的。

屏蔽（107）通常由第二导体环（105）围绕。在该实施例中，在第二环（105）中设置有8个芯（10-17）和4个漏导体。这些导体通常对应于标准HDMI电缆设置中采用的、但没有设置成相互卷绕对的四个扭绞对电缆。相反，每“对”的构件通常设置成相互靠近，并且每“对”均由接地隔离。

如图2B所示，这些芯通常设置成2个数据芯由接地隔离。因此，8个芯和4个接地从逻辑上分成4“组”（301）、（303）、（305）和（307），每“组”包括2个芯（例如（303a））和接地（例如（303g））。这四个“组”（301）、（303）、（305）和（307）对应于标准HDMI电缆中的4个扭绞对，因此其中3个组（301）、（303）、（305）提供3个扭绞音频视频对（及相关接地），第四组（307）提供时钟信号（及相关接地），如上所述。芯和漏的具体端接留给制造者来确定，其将HDMI连接器连接到电缆（100），因此关于组（301）、（303）、（305）和（307）中哪一个包括音频、视频或时钟信号中的哪个的上述参考内容仅仅只是示例性的，根据安装者和/或制造者的不同需求，不同组可以具有不同功能。

第二导体环（105）可以同样包括相对于电源电缆（100）大致平行的导体，或者第二环（105）部件可以以大致螺旋方式绕电源电缆（100）扭绞。第二环（105）可以通常同样由Al-Mylar（111）和具有类似于屏蔽（107）的结构的屏蔽（113）围绕。然后在其上通常可设置绝缘护套（115）来保护电缆、提供电绝缘以及形成其外部结构。

从附图中可以清楚看到，电缆（100）不包括如图1所示HDMI电缆的传统设计那样设置成扭绞对且在外部护套（115）内部还设有独立护套的导体或芯。相反，4个扭绞对由外部环中4组两个基本平行的导体替代，该导体组由接地隔离。

使用两个导体环（103）、（105）来替代扭绞对相对于传统HDMI电缆结构具有多个优点。具体来说，这种结构可以充分消除串扰和其它干扰，以使得电缆（100）用作可接受的HDMI电缆。也就是说，可以满足HDMI标准的要求。第二，电缆（100）通常允许非常小的设计。在第一个示例中，芯（1-17）具有比HDMI电缆中常规使用的直径小的直径，这样电缆（100）的尺寸要比传统构建的设计小。而且，由于消除了扭绞对而采用有效地同轴设置，从而消除了内部护套，并且产生的电缆（100）变小，这是因为不必包含护套材料。因扭绞操作而损耗的空间也不再出现。

图3和4提供多媒体电缆的可选设计，它们采用与上述实施例相同的通常的双环结构，但却利用稍微调整的内部设置和部件。这些设计方案都是示例性的，本领域技术人员还可以想到其它设计方案。

图3提供的设计中，每个环中部件的数量与图2的实施例相同。然而，在该实施例中，没有特定的接地（漏）导体，但是整个内环（103）和外环（105）由套装导体或芯（1-21）形成。这可以增大容量并允许去除一些屏蔽（具体来说是Al-Mylar带），因为形成电缆的每个芯都包括单独的护套。然而，这种设计会增大串扰，通常不如图2的实施例优选。

图4提供特定用于HDMI版本1.4能力的设计。在HDMI版本1.4中，在电缆（100）中增加了附加功能。这包括以太网和音频返回能力（HEAC）。为了容纳附加功能，电缆（400）包括在外环（105）中附加的两个芯（401）和（402）加接地（403），以用作承载附加信号的附加扭绞对和相关接地。作为该结构的一部分，图2的两个“额外芯”已经从内环（103）去除，从而使得该环更小。这样可以容纳更大的外环（105），而不会实质性增大总电缆（400）直径，因为减小的内环（103）尺寸可用于容纳增大的外环（105）尺寸，而不会形成非同心环。

从图2B可以清楚看到，通常优选的是，提供数据的每个芯“对”（301）、（303）、（305）和（307）通过接地与相邻对分离，这对于图4的设计方案同样适用。两个相邻接地之一用作该对的接地，而另一个接地用作下一相邻对的接地。

虽然已经结合具体实施例阐述了本发明，其中包括那些优选实施例，但是这些详细阐述只是说明性阐述，而不应当理解为限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以理解的是，本发明还可以通过其它实施例来实现。可以对上述实施例进行变型和改变，而不会脱离本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种多媒体电缆，包括：

中心电缆芯；

由绕所述中心电缆芯同心设置的第一多个电缆芯形成的第一环；以及

由绕电缆芯的第一同心环设置的第二多个电缆芯形成的第二环；

其中所述中心电缆芯、所述第一多个电缆芯和所述第二多个电缆芯包括总共至少19个电缆芯；

其中所述第一多个电缆芯被相互平行地设置；

其中所述第二多个电缆芯被相互平行地设置；以及

其中所述中心电缆芯、所述第一多个电缆芯和所述第二多个电缆芯没有设置成扭绞对。

2.根据权利要求1所述的多媒体电缆，其中所述电缆适用于承载根据HDMI标准版本1.3的信号。

3.根据权利要求1所述的多媒体电缆，其中所述电缆适用于承载根据HDMI标准版本1.4的信号。

4.根据权利要求1所述的多媒体电缆，其中所述至少19个电缆芯包括至少14个单独屏蔽的电缆芯和至少5个未屏蔽的电缆芯。

5.根据权利要求4所述的多媒体电缆，其中所述第一多个电缆芯包括单个未屏蔽电缆芯，以及所述第二多个电缆芯包括四个未屏蔽电缆芯。

6.根据权利要求4所述的多媒体电缆，其中所述至少19个电缆芯包括正好19个电缆芯。

7.根据权利要求1所述的多媒体电缆，其中所述至少19个电缆芯包括至少22个电缆芯。

8.根据权利要求7所述的多媒体电缆，其中所述至少22个电缆芯包括至少17个单独屏蔽的电缆芯和至少5个未屏蔽的电缆芯。

9.根据权利要求8所述的多媒体电缆，其中所述至少22个电缆芯包括正好17个单独屏蔽的电缆芯和正好5个未屏蔽的电缆芯。

10.根据权利要求9所述的多媒体电缆，其中8个所述单独屏蔽的电缆芯和1个所述未屏蔽的电缆芯形成所述第一多个电缆芯，以及另外8个所述单独屏蔽的电缆芯和另外4个所述未屏蔽的电缆芯形成所述第二多个电缆芯。

11.根据权利要求10所述的多媒体电缆，其中所述第二多个电缆芯形成重复模式的组，每组由未屏蔽的电缆芯和2个单独屏蔽的电缆芯形成。

12.根据权利要求7所述的多媒体电缆，其中所述第一多个电缆芯包括至少8个电缆芯，以及所述第二多个电缆芯包括至少15个电缆芯。

13.根据权利要求12所述的多媒体电缆，其中所述第一多个电缆芯包括至少7个单独屏蔽的电缆芯，以及所述第二多个电缆芯包括至少10个单独屏蔽的电缆芯。

14.根据权利要求1所述的多媒体电缆，还包括设置在所述第一环和所述第二环之间的屏蔽。

15.根据权利要求14所述的多媒体电缆，还包括设置在所述第一环和所述第二环之间的Al-Mylar带。

16.根据权利要求15所述的多媒体电缆，还包括围绕所述第二环的屏蔽。

17.根据权利要求16所述的多媒体电缆，还包括围绕所述第二环的Al-Mylar带。

18.根据权利要求16所述的多媒体电缆，包括围绕所述屏蔽的绝缘护套，所述屏蔽围绕所述第二环。

19.一种多媒体电缆，包括：

中心电缆芯；

由绕所述中心电缆芯设置的8个单独屏蔽的电缆芯和1个未屏蔽的电缆芯形成的第一同心环；以及

围绕所述第一同心环的第一屏蔽；

由绕所述第一同心环设置的8个单独屏蔽的电缆芯和4个未屏蔽的电缆芯形成的第二同心环；

围绕所述第二同心环的第二屏蔽；以及

围绕所述第二屏蔽的绝缘护套；

其中形成所述第一同心环的所述电缆芯被相互平行地设置；以及

其中形成所述第二同心环的所述电缆芯被相互平行地设置。