CN105812704A - 信号延长装置及线缆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信号延长装置和线缆，信号延长装置包括发射单元和接收单元，发射单元和接收单元通过线缆连接，线缆包括依次连接的发射头、线芯和接收头；发射头或接收头包括一连接器，所述连接器带有多个端子；连接器的端子与所述发射单元或接收单元的端子相连，至少传输两种电信号，其中一种电信号为高速信号；发射头或接收头连接的线芯至少有两组；其中一组线芯为光纤，另一组线芯为光纤或铜线；每组光纤连接传输一种高速信号的端子，铜线连接传输低速信号或其他高速信号的端子。本申请可以解决铜线传输介质损耗大导致传输距离不足的问题，且方便布线。

Description

信号延长装置及线缆

技术领域

本申请涉及信号远距离传输技术，尤其涉及信号延长装置及线缆。

背景技术

HDMI(HighDefinitionMultimediaInterface，高清晰度多媒体接口)是HDMILicensing,LLC组织定义的一种数字化视频/音频传输接口，可以同时传输无压缩的数字视频和音频数据流，是目前消费电子领域应用最为广泛的音视频传输接口。

家庭多房间分发视频应用和某些工业应用场合(例如政企、军事、网吧)需要一种便于布线的远距离传输HDMI信号及一些周边设备的信号(例如键盘、鼠标等USB信号)的技术。信号延长装置是一种将HDMI等信号远程传输到远端加以应用的装置。

目前可将周边设备的USB1.0信号转换为USB2.0信号传输，并将HDMI信号高速信号以TDMS(TransitMinimumDifferentialSignaling，最小化传输差分信号)的形式传输。

除了高速信号，设计者还需考虑如何传输各种低速信号，例如DDC(DisplayDataChannel，显示数据通道)信号、CEC(ConsumerElectronicControl，消费者电子控制)信号、HPD(HotPlugDetect，热拔插)信号，以及HDCP(High-bandwidthDigitalContentProtection，高清数位内容保护)信号。当信号延长装置的发送端和接收端之间的距离较长时，还需要传输双向红外控制信号。目前对于此类的控制信号，可以作为低速信号以共模信号的方式与TMDS信号复用后传输。

为了方便布线，常利用现有的CAT5e或CAT6线缆作为信号延长装置的传输介质。但是CAT5e或CAT6线缆通常为铜线，存在抗干扰性差的问题，对于高速率的信号，由于传输介质损耗大导致传输距离不足。因此需要设计出便于布线、且能够传输不止一种高速信号或将高速信号与低速信号共存的多种信号远程传输的方案。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种信号延长装置及线缆。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种信号延长装置，包括发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元通过线缆连接，所述线缆包括依次连接的发射头、线芯和接收头；

所述发射头或接收头包括一连接器，所述连接器带有多个端子；

所述连接器的端子与所述发射单元或接收单元的端子相连，至少传输两种电信号，其中一种电信号为高速信号；

所述发射头或接收头连接的线芯至少有两组；其中一组线芯为光纤，另一组线芯为光纤或铜线；每组光纤连接传输一种高速信号的端子，所述铜线连接传输低速信号或其他高速信号的端子。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种线缆，包括依次连接的发射头、线芯和接收头；

所述发射头或接收头包括一连接器，所述连接器带的有多个端子；

所述连接器的端子传输至少两种电信号，且其中一种电信号为高速信号；

所述发射头或接收头连接的线芯至少有两组；其中一组线芯为光纤，另一组线芯为光纤或铜线；每组光纤连接传输一种高速信号的端子，所述铜线连接传输低速信号或其他高速信号的端子。

本申请中多种信号在传输时，通过本端共用一个连接头将多种信号传输至对端的一个连接头，而不像已有技术中通过光纤传输不同信号需要多根光纤多个连接头，因此更加有利于布线，当需要将线缆102穿过PVC管来布线时，可参考PVC管的尺寸来设计连接头的大小，以满足现场布线的要求；另外，可以将对传输距离要求高的高速信号通过光纤传输，从而可以解决铜线传输介质损耗大导致传输距离不足的问题。

附图说明

图1为本申请实施例中一个信号延长装置部分结构示意图；

图2a为一个应用场景的网络图；

图2b为实施例中一个线缆102的部分结构示意图；

图3为实施例中一个线缆102的部分结构示意图；

图4a为实施例中HDMI光电转换单元的部分结构示意图；

图4b为实施例中USB3.0光电转换单元的部分结构示意图；

图4c为实施例中第一驱动电路的部分结构示意图；

图4d为实施例中第二驱动电路的部分结构示意图；

图5为实施例中发射单元的部分结构示意图；

图6为实施例中接收单元的部分结构示意图；

图7为实施例中一个系统的部分结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

图1是一种本申请所适用的信号远距离传输的网络图。发射单元101通过线缆102与接收单元103连接。发射单元101可以将多种信号发送给接收单元103，接收单元103也可以将多种信号发送给发射单元101。发射单元和接收单元在物理形态上可以是以电路板的形式实现，也可以是以设备等形式实现。

发射单元101或接收单元103发送给对端的多种信号的类型可以取决于应用场景的需要。例如，图2a本申请涉及的将多媒体信号通过线缆102从多媒体信号源到接收方长距离传输的场景。一般情况下，多媒体信号可以是HDMI(HighDefinitionMultimediaInterface，高清晰度多媒体接口)信号、DVI(DigitalVisualInterface，数字视频接口)信号、DP(DisplayPort，显示端口)接口信号等，来源可以是任何可能的多媒体信号源。例如，多媒体信号源可能是DVD播放机、高清DVD播放器、蓝光播放器、有线电视的机顶盒、卫星电视的机顶盒、计算机等。传输多媒体信号的多媒体信号源接口可以是HDMI、DVI。

参见图2a的应用场景下网络中包括多媒体信号源201、信号延长装置202、终端设备203、线缆102。信号延长装置201包括发射单元101和接收单元103。

多媒体信号源201输出多媒体信号(例如HDMI信号或DVI信号或DP信号等)，通过HDMI电缆等传输介质输出多媒体信号给发射单元101。本领域技术人员容易理解，多媒体信号源201将多媒体信号发送给信号延长装置201所借助的传输介质不属于本申请限定的范围之内。

多媒体信号源201还可以提供连接外部设备的一些USB信号(例如鼠标、键盘、摄像头等USB信号)，通过USB接口和USB传输线输出给发射单元101。本领域技术人员容易理解，多媒体信号源201将USB信号发送给信号延长装置202所借助的传输介质不属于本申请限定的范围之内。

某些例子中，利用信号延长装置202传输的信号还可以包括例如外部双向宽频20-60KHzIR信号和主机复位信号、主机状态信号、DDC信号、CEC信号、HPD信号、电源信号、地信号等。这些信号中的一些信号可以是通过多媒体信号源201或终端设备203发给信号延长装置201，也可以是通过其他外部设备发给信号延长装置201。

在一些场景下，发射单元101或接收单元103将实时性要求较高的一些信号以高速信号的形式传输，并且，某些情况下，可以存在不止一种数据格式的高速信号，例如图2a所描述的场景，既有可能传输高速视频信号，又有可能传输高速USB信号(例如USB2.0、USB3.0)等。在一些场合，如果存在实时性要求相对不高的一些信号则以低速信号的形式传输，例如CEC信号、HPD信号、开关机信号等。另外，信号远距离传输时还可能需要考虑线缆尺寸的问题。需要说明的是，根据本领域技术人员的公知常识，发射单元101或接收单元103需要传输不止一种信号并不是指在每次传输时均存在多种信号同时传输到对端。基于此需求，申请人提出以下解决方案。

作为示例，图2b、图3是几种一种线缆102的结构示意图，发射头301和接收头302分别位于线缆102的两端。该线缆102的线芯102a可以是至少两组多芯光纤或者至少一组光纤与铜芯的混合线芯，每组线芯的数量可根据需要传输的信号类型确定。光纤可以用来传输光信号，铜芯可以用来传输电信号。

发射头301包括连接器303，接收头302包括连接器304，连接器303和连接器304均可以包括多个端子。同一端(发射头一端或接收头一端)所传输给对端的至少两种电信号共用本端的同一连接器的不同端子，所传输的电信号中至少包括一种高速信号，例如HDMI信号、DVI信号、DP信号，或高速USB信号等。

发射单元101和接收单元103传输给对端的电信号可以在速率、数据格式等方面加以区分。例如，可以是根据传输速率可以分为高速信号或低速信号；根据数据格式可以分为HDMI信号、DVI信号、USB信号等。本申请中，高速信号可以是速率超过100Mbps级别的信号，低速信号可以是速率低于1Mbps级别的信号。

作为例子，考虑传输介质的成本和信号传输特性，可以将其中一种高速信号通过光纤传输，其他的高速信号或低速信号通过铜线传输；也可以将高速信号分别通过不同的光纤传输，而将低速信号通过铜线传输。例如在某些例子中，参考图2b，线芯102a包括一组光纤线芯1021、一组光纤线芯1022、一组铜线线芯1023，可以将数字视频信号(例如HDMI信号或DVI信号或DP信号等)通过光纤线芯1021传输；将USB2.0或USB3.0信号通过另一组光纤线芯1022传输，铜线线芯1022传输低速信号。再例如，图2b中编号1022的线芯为铜线线芯，可以将数字视频信号(例如HDMI信号或DVI信号或DP信号等)通过光纤线芯1021传输；将USB2.0或USB3.0信号通过另一组铜线线芯1022传输，铜线线芯1023传输低速信号。值得注意，还可以将某些低速信号与USB2.0/USB3.0信号共用铜线线芯1022传输。

可以将数据格式不同的电信号分别通过不同组的线芯传输。例如，可以通过第一组端子和第二组端子分别传输两种不同数据格式的高速信号，第三组端子可以传输一路或多路低速信号。需要说明，本申请中对端子的编号并不代表每组端子的物理位置，而是为了对传输不同种信号的端子作出区分，每组端子中各端子也并不限定排列方式(例如相邻排列、间隔排列等)。另外，连接器具有几组端子可以视需要传输的信号分几种而定。线芯的数量可以根据所传输的信号类型确定，例如，当通过光纤传输HDMI信号时，可以通过4条单芯光纤或一条4芯光纤传输；当还需要通过光纤传输其他信号，如高速USB信号等可以增加相应的光纤数量或者光纤的芯数。

可以看出，本申请中多种信号在传输时，通过本端共用一个连接头将多种信号传输至对端的一个连接头，而不像已有技术中通过光纤传输不同信号需要多根光纤多个连接头，因此更加有利于布线，当需要将线缆102穿过PVC管来布线时，可参考PVC管的尺寸来设计连接头的大小，以满足现场布线的要求。

作为例子，发给光纤的光信号可以由两端的连接器转换而来。发射头301或接收头302可以包括至少一个光电转换单元；光电转换单元连接于传输高速信号的端子与光纤之间，用于将高速信号转换为光信号后输出给所连接的光纤，或将所连接的光纤传输的光信号转换为高速信号。针对不同的应用场景，可以不止一种电信号以光信号的方式通过光缆103传输。例如，图3中可以包括第一光电转换单元305a、第二光电转换单元305b。光电转换单元的数量以及光纤线芯的数量可以根据有几种电信号需要通过光纤线芯确定。

以第一组端子与光纤线芯连接为例，第一组端子与光纤之间连接有第一光电转换单元305a。当外部设备(发射单元101或接收单元103)需要将其中一种高速信号通过光纤传输到对端(该种电信号通过第一组端子传入与该外部设备连接的连接器303或连接器304，并利用光纤传输至接收单元103或发射单元101)时，通过第一组端子将接收到的电信号传给第一光电转换单元305a，经由第一光电转换单元305a转换成光信号后传输到所连接的光纤线芯上。当线缆102的对端的光电转换单元(此处仍称为第一光电转换单元305a)接收到光纤传输的光信号后，转换成电信号后通过所连接的连接头(连接器304或连接器303)传给外部设备(接收单元103或发射单元101)。

针对不同类型的电信号，光电转换单元的内部结构可以不同，例如，图4a是HDMI信号所对应的光电转换单元的原理框图，包括HDMI光电转换收发器4011和4通道Vcsel阵列半导体激光器4012。由于HDMI信号包括4对(8路)差分信号，因此HDMI光电转换收发器4011与连接器的4对端子连接，接收4对HDMI差分信号，每对HDMI差分信号经过HDMI光电转换收发器4011转换后生成一路光信号。经过HDMI光电转换收发器4011所生成的4路光信号分别发送到Vcsel阵列半导体激光器4012的一个通道中，4通道Vcsel阵列半导体激光器4012将每路光信号分别发射到一条光纤通路上。在接收端，通过4通道Vcsel阵列半导体激光器4012接收4路光信号，并通过HDMI光电转换收发器4011还原成4对HDMI差分信号，通过4对传输HDMI信号的端子输出到外部设备。

图4b是对USB3.0信号进行转换的光电转换单元的原理框图。图中支路1为将USB3.0信号转换为光信号的原理图，相互连接的USB3.0光电转换收发器4021和单通道半导体激光发射器4022(图中半导体激光器LD)实现电信号到光信号的转换。从连接器的1对端子输入的USB3.0信号进入USB3.0光电转换收发器4021后转换成1路光信号，再通过半导体激光器LD4022发射到一个光纤通道上。

支路2是将光信号转换为USB3.0信号的原理图，单通道半导体光检测器4024(图中半导体激光器PD)从另一个光纤通道上接收到光信号后，发给光接收跨阻放大器和限幅放大器放大4023，再经由USB3.0光电转换收发器4021转换成2路USB3.0信号后，通过1对连接器的端子输出给外部设备。

容易理解，图4a、图4b仅给出了两种高速信号所对应的光电转换单元的示例性说明，针对其他类型的高速信号所对应的光电转换单元的结构可根据需要设计。

当需要将通过发射单元101或接收单元103传输的低速信号进行远程传输时，可以在线缆102的线芯中添加铜线线芯，由于铜芯线芯成本低于光纤，通过铜芯线芯传输可以降低线缆的制造成本。

低速信号可以分为多种类型，通过铜线传输的方式也可以有多种方式，例如，可以将每一路低速信号通过一根铜线传输到对端，也可以将多路低速信号经过处理，混合成一路信号后通过一根铜线传输到对端。仍以图2a所示的场景为例，例如，可以将电源信号、地信号、开关机信号、红外信号、CEC信号、HPD信号、DDC信号、主机复位信号、主机状态信号等信号分别通过一条铜线传输到对端，也可以将其中部分信号或全部信号混合成一路混合低速信号通过一条铜线传输到对端。除此之外，需要说明的是，还可以将低速信号与某些高速信号复用后通过铜线传输至对端，举例来说，当通过铜线传输USB2.0或USB3.0信号时，可以将混合低速信号或未经混合的低速信号USB2.0/USB3.0信号复用后通过共用的铜线传输至对端。

作为例子，在经过铜线传输低速信号时，连接器中还可以包括铜线接口，铜线接口可以包括图3中第一驱动电路306和第二驱动电路307；两个连接器所传输的低速信号可以具有方向性，第一驱动电路306和第二驱动电路307分别位于一个传输方向的一条支路上。当一端的连接器向对端发送低速信号时，通过第一驱动电路306将连接器端子接收到的低速信号放大后发送给铜线；当一端的连接器向外部设备(发射单元101或接收单元103)发送低速信号时，通过第二驱动电路将通过铜线接收的低速信号整形滤波后发送给连接器的端子。如果每个传输方向有不止一路的低速信号需要传输，则每路低速信号可以对应一个第一驱动电路306或第二驱动电路307。值得指出的是，对于某些低速信号(例如电源信号、地信号等)可以不需要借助第一驱动电路306或第二驱动电路307进行传输。

图4c为一种第一驱动电路的电路图示例，图4d为一种第二驱动电路的电路图示例。此例不排除本领域技术人员可以根据惯用手段对电路的具体结构作出适应改变。

第一驱动电路接收到低速信号TXD_TTL后，经过电阻R1与R2分压，Q1开关放大，Q2集电极开路输出电流信号TXD_Cable驱动到一根铜线上；第二驱动电路通过铜线接收到RXD_Cable信号时，电阻R5，R6及R7可以调节输出Sink(吸收)电流，完成电流信号至接收电压信号转换，晶体管Q4完成输出RXD_TTL信号整形。第一驱动电路中电容C1，电阻R4以及第二驱动电路中的电阻R5，电容C2组成RC滤波电路，调节所传输的低速信号的波形。由于两个驱动电路采用电流型驱动及接收，所以电路结构对铜线线路阻抗变化不敏感。晶体管Q1、Q2、Q3、Q4采用普通3904和3906型号即可满足设计要求。

作为例子，发射头、接收头和线芯三部分可以一体加工成型，光缆长度可根据应用需求定制。对于发射头和接收头中的连接器可以选择通用小尺寸高速连接器，例如可以选择DP连接器、HDMI连接器等，举例来说，可以选择MINI-DP连接器、HDMITYPED19脚连接器或TYPEC24脚公头连接器，以及其它类似LEMO多针微型圆连接器。根据连接器内的端子数，以及所连接的外部设备需要传输的信号种类，可以定义各端子所传输的信号类型。例如，可结合表1和表2来说明可适应外部设备传输HDMI、USB3.0、电源信号及其他低速信号等多种信号时的连接器端子定义。表1、表2以20个管脚的MINI-DP连接器为例。

表1(发射头)

19	17	15	13	11	9	7	5	3	1
										USB_SSRXP	USB_SSRXN	GND	POE	TXD_TTL	HDMI_RX0-	HDMI_RX0+	HDMI_RX2-	HDMI_RX2+	GND
USB_SSTXP	USB_SSTXN	GND	Vsupply	RXD_TTL	HDMI_CLK-	HDMI_CLK+	HDMI_RX1-	HDMI_RX1+	GND
										20	18	16	14	12	10	8	6	4	2

表2(接收头)

19	17	15	13	11	9	7	5	3	1
										USB_SSTXP	USB_SSTXN	GND	POE	RXD_TTL	HDMI_TX0-	HDMI_TX0+	HDMI_TX2-	HDMI_TX2+	GND
USB_SSRXP	USB_SSRXN	GND	Vsupply	TXD_TTL	HDMI_CLK-	HDMI_CLK+	HDMI_TX1-	HDMI_TX1+	GND
										20	18	16	14	12	10	8	6	4	2

表1和表2中，其中USB3.0信号占用两对高速管脚，HDMI信号占用4对高速管脚；13、14管脚为电源信号管脚，13管脚Vsupply用于发射头和接收头内电路供电，通常为5V；11，12管脚为低速信号TXD_TTL管脚和RXD_TTL管脚，通过线缆102内至少两芯铜线相连，用于传输混合后的低速信号，例如HDMI控制信号(CEC，HPD，DDC等)、红外信号、桌面开关信号等。14管脚POE管脚可用于通过铜线传输供电电源，通过至少1芯铜线相连；另外发射头和接收头通过线缆102的至少1芯铜线相连地信号，与POE电源信号和TXD_TTL信号、RXD_TTL信号形成地回路，实现远程供电。由此可见除TXD_TTL、RXD_TTL、POE和GND这些管脚外，Vsupply可以单独从相连的发射单元101或接收单元102取电，所以在需要远程供电的应用场合，该线缆102可以至少提供4芯铜线用于上述信号连接，其它高速信号均通过光纤传送。需要说明的是，表2仅为示例说明，当存在多个低速信号的端子时，也就是两端需要多根铜线传输低速信号时，为实现远程供电，可以将一端的的其中一个供电信号的端子和至少一个地信号端子与每个方向传输的至少一路低速信号形成回路。

容易理解，表1、表2所描述的仅仅是示例描述，对于管脚的定义并不限于此种方式，设计者可以根据需要重新定义，例如，如果不需要远程供电的功能，则可将POE管脚用作其他信号传输或闲置；在某些场合中所传输的高速信号可能是其他信号类型；再例如，低速信号可以是没有经过混合处理的低速信号，因此每路低速信号需要占用一个管脚等等，在此不再对管脚可能的定义方式一一列举。

本申请中，由于线缆102可以在连接头中将电信号处理成光信号，需要传输的电信号不需要经过SERDES芯片，而是直接经过光电转换单元，转换为多路并行传输的光信号。例如，HDMI信号由4路差分信号构成，在并行传输方式下，无需将这4路差分信号通过SERDES转化，而是每路信号直接经过光电转换单元转变为光信号，通过4条光纤或1条4芯光纤进行传输，在接收端通过逆向的光电转换单元恢复为标准HDMI信号。因此可以简化发射单元101和接收单元103的设计。当然，设计者也可根据需要将光电转换单元设计在发射单元或接收单元中。

在不同的应用场景中，发射单元101和接收单元103可以对应不同的产品结构。

发射单元101可以包括与外部设备连接的接口和与线缆102连接的接口。

与外部设备连接的接口的数量和种类可根据所需要传输的信号类型确定，图5是发射单元101的一个原理框图。以图5为例，可以包括第一接口501(常见的，例如HDMI、DVI)、第二接口502，通过第一接口501接收设备发送的多媒体信号等高速信号、通过第二接口502接收另一种信号(例如各种USB外设的USB信号)。

所接收到的USB信号可以是低速USB信号(例如USB1.0)，也可以是高速USB信号(例如USB2.0、USB3.0等)。作为例子，发射单元101还可以包括USB信号转换单元503，可以在接收到低速USB信号后，将低速USB信号转换为高速USB信号(例如USB2.0信号、USB3.0信号等)。

另外，申请人经过研究发现，两端的外部设备可能需要双向传输USB信号，USB2.0信号共用同一个传输通道收发两个方向的信号，通过时间切换来实现对传输通道的方向控制，因此会增加传输USB2.0信号的时间开销，不易满足用户对实时性的要求。因此申请人开创性的设计出通过USB3.0来传输双向USB信号的方案。由于USB3.0信号在双向传输时具有全双工的接口，接收USB3.0信号的通道与发送USB3.0信号的通道相互独立，互不影响，因此更方便信号实时传输。值得指出，除USB3.0信号以外，不排除其他具有双向独立传输通道的信号类型。基于此，作为例子，发射单元101中的USB信号转换单元503可以是USB3.0转换芯片，将从多媒体信号源201接收到的非USB3.0信号(USB1.0或USB2.0信号)转换为USB3.0信号，或者将通过线缆102接收到的USB3.0信号转换成USB1.0或USB2.0信号输出给多媒体信号源201。

在某些场合，除第一接口501、第二接口502，发射单元101还可以通过其他输入接口接收其他的外部信号，仍以图2a的场景为例，例如，可以通过红外输入(图5中IR_TX1)/输出(图5中IR_RX1)信号接口传输红外控制信号，以实现控制多媒体信号源201或其他设备的功能。在另一些场合，发射单元101可外接电源适配器的电源接口(图5中VCC端子、GND端子)，可实现对发射单元101的供电；或通过线缆102给接收单元103远程供电。根据需要，发射单元101还可以包括主机控制端子504(在物理实现上，主机控制端子可以包括以下一种或多种接口与多媒体信号源201的主板所对应的端子连接：复位信号接口和硬盘读写指示灯信号接口等)。另外，还可以包括耳机、麦克风等模拟音频接口。作为例子，该些信号可以以低速信号的形式传输至线缆102。

第三接口505为与线缆102的连接器303相匹配的接口，例如，如果线缆102的连接器选择20个端子的MINI-DP公座，则第三接口505可以选择20个端子的MINI-DP母座，在某些例子中，为了满足布线和传输需求，可以选择小型化且可支持高速信号的接口。通过第三接口505将本地处理后的多媒体信号、USB信号等高速信号及其他低速信号发送给接收单元103，或接收接收单元103通过线缆102传输的各种信号。作为例子，第一接口501或第二接口502所传输的信号可以通过第三接口505与连接器303的端子传输到光纤，满足用户对实时性的需求，其他低速信号可以通过第三接口505与连接器303的端子传输到铜线，以便节省成本。另外一些例子中，为了进一步减少成本，可以将第一接口501所传输的信号可以通过第三接口505与连接器303的端子传输到光纤，第二接口502所传输的USB信号以及其他低速信号可以通过第三接口505与连接器303的端子传输到铜线。

容易理解，图5为发射单元101的结构示例，并不意味着发射单元101必须同时包含图中所有的单元及接口，同时也并不排除对图5中某些单元、接口作出变形或替换为其他单元及接口。

如图6，接收单元103包括第四接口605，此接口与线缆102的连接器304相匹配，例如，如果线缆102的连接器选择20个端子的MINI-DP公座，则第三接口505可以选择20个端子的MINI-DP母座，在某些例子中，为了满足布线和传输需求，可以选择小型化且可支持高速信号的接口。通过第四接口505接收来自连接器304的各种信号，并在本地处理后通过与外部设备连接的接口发送给外部设备，或通过第四接口605将本地处理后各种信号发送给发射单元101。

作为例子，与发射单元101相对应，接收单元103也可以包括USB信号转换单元603，该USB信号转换单元603可以是USB3.0转换芯片，将从终端设备203接收到的非USB3.0信号(USB1.0或USB2.0信号)转换为USB3.0信号，或者将通过线缆102接收到的USB3.0信号转换成USB1.0或USB2.0信号输出给终端设备203。

接收单元103与外部设备连接的接口的数量和种类可根据所需要传输的信号类型确定。例如，图6中的第五接口601(常见的，例如HDMI、DVI、DP)、第六接口602(常见的，例如USB集线器等)；通过第六接口602将USB信号发给各种USB外设。除此之外，还可以通过其他接口接收其他的外部信号，例如，可以通过红外输入(图6中IR_TX2)/输出(图6中IR_RX2)接口传输红外控制信号。另外，在某些实施例中，接收单元103也可以外接电源适配器,接收电源信号(图6中VCC、GND)，实现对接收单元103自身或发射单元101的供电。

发射单元101和接收单元103可以将每路低速信号通过一个独立的铜线传输，也可以是将多种低速信号混合成一路低速信号传输到铜线，另外还可以将未经混合或混合后的低速信号与一路高速信号共用铜线传输。因此，作为例子，发射单元101还可以包括处理单元，与线缆102的连接器303相连。如图5所示，发射单元101可以将接收的多路低速信号发送给第一处理单元506，第一处理单元506将多路低速信号封包成一路混合低速信号发给连接器303；或将连接器303发送的一路混合低速信号拆分成多路低速信号。与之相对应，接收单元103还可以包括第二处理单元606，与线缆102的连接器304连接。第二处理单元606将封包后的混合低速信号拆包并识别出多路低速信号，或将从外设接收到的多路低速信号封装成一路混合低速信号发给连接器304。作为例子，第一处理单元506和第二处理单元606可以具有相同或类似的结构及功能。

图7是电脑主机信号远距离传输的应用场景下的系统结构图。系统中包括多媒体信号源201、发射单元101、线缆102、接收单元103、终端设备203。

本例中，对于多媒体信号源201发送给终端设备203的信号的传输过程可参照如下描述：

多媒体信号源201通过第一HDMI712将4对HDMI信号传输给第二HDMI722，将至少一路USB1.0/2.0信号通过第一USB接口711传输给第二USB接口721；多媒体信号源的桌面开关信号通过主板端子713发送给主机控制端子723。

第二HDMI722将4路HDMI信号发给第三接口726，第三接口726连通连接器303的4对端子(例如，表1中编号3-10的端子)。第二USB接口721将USB1.0/2.0信号发给USB3.0转换芯片724，转换后的USB3.0信号发给第三接口726，第三接口726连通连接器303的1对端子(例如表1中编号18、20的端子)。

桌面开关信号、红外控制信号IR_TX1、CEC信号等低速控制信号被传入第一MCU725处理成第一混合低速信号，通过第三接口726输入连接器303的两个端子(例如，表1中编号11、12的端子)。电源信号VCC和地信号GND通过第三接口726连接连接器303的两个端子(例如表1中的编号14、15的端子)，为连接器303内部供电。连接器303的一个端子(例如表1中的编号13的端子)与至少一个传输地信号的端子(例如表1中编号16的端子)以及至少一对传输低速信号的端子(例如表1中的编号11、12的端子)形成地回路，为接收单元103远程供电。

连接器303将4对HDMI信号经过HDMI信号光电转换单元751a的处理后转换成4路光信号，分别传输到第一组光纤的4根光纤线芯上。1路USB3.0信号经过USB3.0信号光电转换单元752a转换为一路光信号，通过连接器303的一个端子(例如表1中编号17的端子)传输到第二组光纤的1根光纤线芯上。第一混合低速信号经过第一驱动电路753a传输到第一铜线上。

HDMI信号光电转换单元751b将接收到的4路光信号还原成4对HDMI信号，通过连接器304的4对端子(例如表2中编号3-10的端子)输出给第四接口731。1路光信号经由USB3.0信号光电转换单元752b还原成1路USB3.0信号，通过连接器304的1个端子(例如表2中的编号18的端子)输出给第四接口731。第一混合低速信号经过第二驱动电路754b处理，通过连接器304的一个端子(例如表2中编号11的端子)输出给第四接口731。

第四接口731将USB3.0信号发给USB3.0转换芯片732还原成多路USB1.0/USB2.0信号，通过USB集线器734分别发给键盘接口741、鼠标接口742、摄像头接口743。4对HDMI信号经过第三HDMI735发给显示器接口744。第一混合低速信号经过第二MCU733解封装成多路低速信号，其中的桌面开关信号通过桌面控制开关736发给桌面开关745，红外信号IR_RX2发给红外接口，CEC信号通过第三HDMI735发给显示器接口744。

本例中，对于终端设备203发送给多媒体信号源201信号的传输过程可参照如下描述：

接收单元102通过USB集线器734将键盘接口741、鼠标接口742等发送的USB信号传输给USB3.0转换芯片732。

USB集线器734连通连接器303的1个USB信号端子(表2中编号17的端子)。

桌面开关信号、红外信号IR_TX2、CEC信号、HPD信号、DDC信号等被传入第二MCU733处理成第二混合低速信号，通过第四接口731输入连接器304的端子(表2中编号12的端子)。电源信号VCC和地信号GND通过第四接口731连接连接器304的两个端子(例如表2中的编号14、15的端子)，为连接器304内部供电。连接器304的一个端子(例如表2中的编号13的端子)与至少一个传输地信号的端子(例如表2中编号16的端子)以及至少一对传输低速信号的端子(例如表2中的编号11、12的端子)形成地回路，为发射单元101远程供电。

连接器304将1路USB3.0信号经过USB3.0信号光电转换单元752b转换为一路光信号，传输到第二组光纤的1根光纤线芯上。第二混合低速信号经过第一驱动电路753b传输到第二铜线上。

一路光信号经由USB3.0信号光电转换单元752a还原成1路USB3.0信号，通过连接器303的1个端子(例如表1中的编号17的端子)输出给第三接口726。第二混合低速信号经过第二驱动电路754a处理，通过连接器303的一个端子(例如表1中的编号12的端子)输出给第三接口726。

第三接口726将USB3.0信号发给USB3.0转换芯片724还原成多路USB1.0/USB2.0信号，通过第二USB接口721发给第一USB接口711。第二混合低速信号经过第一MCU725解封装成多路低速信号，其中桌面开关信号通过主机控制端子723发给主板端子713，红外信号IR_RX1发给红外接口，CEC信号、HPD信号、DDC信号通过第二HDMI722发给第一HDMI712。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (19)

1.一种信号延长装置，其特征在于，包括发射单元和接收单元，所述发射单元和接收单元通过线缆连接，所述线缆包括依次连接的发射头、线芯和接收头；

所述发射头或接收头包括一连接器，所述连接器带有多个端子；

所述连接器的端子与所述发射单元或接收单元的端子相连，至少传输两种电信号，其中一种电信号为高速信号；

所述发射头或接收头连接的线芯至少有两组；其中一组线芯为光纤，另一组线芯为光纤或铜线；每组光纤连接传输一种高速信号的端子，所述铜线连接传输低速信号或其他高速信号的端子。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述发射头或接收头包括至少一个光电转换单元；所述光电转换单元连接于传输所述高速信号的端子与光纤之间，用于将所述高速信号转换为光信号后输出给所连接的光纤，或将所连接的光纤传输的光信号转换为高速信号。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中一种高速信号为数字视频信号，所述数字视频信号包括HDMI信号或DVI信号或DP信号；另一种高速信号为USB2.0或USB3.0信号；所述数字视频信号通过其中一组光纤传输，所述USB2.0或USB3.0信号通过另一组光纤或铜线传输。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述发射单元包括USB3.0转换单元，用于将USB1.0或USB2.0信号转换成USB3.0信号。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低速信号包括以下一种或多种信号：至少一个电源信号、至少一个地信号、开关机信号、红外信号、CEC信号、HPD信号、DDC信号、主机复位信号、主机状态信号、混合低速信号；所述混合低速信号由开关机信号、红外信号、CEC信号、HPD信号、DDC信号、主机复位信号、主机状态信号中至少两种信号混合生成；所述低速信号通过独立的铜线传输或与所述USB2.0/USB3.0信号复用后通过共用的铜线传输。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

其中一个传输电源信号的端子与所述发射单元或接收单元的电源连接，另一个传输电源信号的端子与至少一个传输地信号的端子以及其他至少一对传输低速信号的端子形成地回路。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述发射单元或接收单元还包括处理单元，用于将至少一路低速信号封装成一路混合低速信号传输给所述铜线；或将所述铜线传输的混合低速信号解封装成至少一路低速信号。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接器还包括第一驱动电路和第二驱动电路；

所述第一驱动电路用于将通过发射单元或接收单元接收到的所述低速信号放大后发送给铜线；

所述第二驱动电路用于将通过铜线接收的低速信号整形滤波后发送给所述发射单元或接收单元。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接头为DP连接器或HDMI连接器。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接头、线缆和接收头装配为一体。

11.一种线缆，其特征在于，包括依次连接的发射头、线芯和接收头；

所述发射头或接收头包括一连接器，所述连接器带的有多个端子；

所述连接器的端子传输至少两种电信号，且其中一种电信号为高速信号；

所述发射头或接收头连接的线芯至少有两组；其中一组线芯为光纤，另一组线芯为光纤或铜线；每组光纤连接传输一种高速信号的端子，所述铜线连接传输低速信号或其他高速信号的端子。

12.根据权利要求11所述的线缆，其特征在于，所述发射头或接收头包括至少一个光电转换单元；所述光电转换单元连接于传输所述高速信号的端子与光纤之间，用于将所述高速信号转换为光信号后输出给所连接的光纤，或将所连接的光纤传输的光信号转换为高速信号。

13.根据权利要求12所述的线缆，其特征在于，所述光电转换单元包括HDMI光电转换收发器和Vcsel阵列半导体激光器；所述HDMI光电转换收发器通过传输HDMI信号的端子接收HDMI信号，并转为光信号，经由Vcsel阵列半导体激光器发射到所述光纤；以及通过Vcsel阵列半导体激光器从所述光纤接收光信号，并经由HDMI光电转换收发器转换为HDMI信号后发给传输HDMI信号的端子；或

所述光电转换单元包括USB3.0光电转换收发器，单通道半导体激光发射器，单通道半导体光检测器，光接收跨阻放大器和限幅放大器；USB3.0光电转换收发器通过传输USB3.0信号的端子接收USB3.0信号，并转换为光信号，经由所述单通道半导体激光发射器发射到所述光纤；所述单通道半导体光检测器检测所述光纤所传输的光信号，并通过所述光接收跨阻放大器放大后，经由所述USB3.0光电转换收发器转换为电信号发送到传输USB3.0信号的端子。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，其中一种高速信号为数字视频信号，所述数字视频信号包括HDMI信号或DVI信号或DP信号；另一种高速信号为USB2.0或USB3.0信号；所述数字视频信号通过其中一组光纤传输，所述USB2.0或USB3.0信号通过另一组光纤或铜线传输。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述低速信号包括以下一种或多种信号：至少一个电源信号、至少一个地信号、开关机信号、红外信号、CEC信号、HPD信号、DDC信号、主机复位信号、主机状态信号、混合低速信号；所述混合低速信号由开关机信号、红外信号、CEC信号、HPD信号、DDC信号、主机复位信号、主机状态信号中至少两种信号混合生成；所述低速信号通过独立的铜线传输或与所述USB2.0/USB3.0信号复用后通过共用的铜线传输。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，

其中一个传输电源信号的端子与所述发射单元或接收单元的电源连接，另一个传输电源信号的端子与至少一个传输地信号的端子以及其他至少一对传输低速信号的端子形成地回路。

17.根据权利要求11所述的线缆，其特征在于，所述连接器还包括第一驱动电路和第二驱动电路；

所述第一驱动电路用于将通过传输低速信号的端子接收到的所述低速信号放大后发送给铜线；

所述第二驱动电路用于将通过铜线接收的低速信号整形滤波后发送给传输低速信号的端子。

18.根据权利要求11所述的线缆，其特征在于，所述连接头为DP连接器或1HDMI连接器。

19.根据权利要求11所述的线缆，其特征在于，所述连接头、线缆和接收头装配为一体。