CN216391268U - 一种hdmi2.1全光光电转换通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，包括依次通信连接的发送端HDMI接口、光纤线缆和接收端HDMI接口，所述发送端HDMI接口上设有第一信号转换单元，所述接收端HDMI接口上设有第二信号转换单元以及外接电源输入接口，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元通过光纤线缆双向通信连接，所述外接电源输入接口为第二信号转换单元提供工作电源。本实用新型的装置采用全光线缆对高速信号和低速信号进行转换，解决了线缆长度受限于低速电信号和线缆长度制约的技术问题；采用外部电源外接收端HDMI接口的第二信号转换单元供电，保证了全光信号传输过程中第二信号转换单元能正常运转。

Description

一种HDMI2.1全光光电转换通信装置

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，具体涉及一种HDMI2.1全光光电转换通信装置。

背景技术

高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)是一种全数字化的视频音频发送接口，其最新接口规范HDMI2.1于2017年11月发布，传输带宽48Gbit/s，最大传输数据速率为42.6Gbit/s。支持传输4k120Hz和8k 60Hz视频分辨率。

现今光通信正在蓬勃发展，信号传输的方式正在由传统的电线传输向光纤传输迈进，光进铜退大势所趋。HDMI是一种典型的音视频传输接口，尤其是如今显示器技术的更新可以支持到分辨率和刷新率越来越高(HDMI2.1接口支持4k 120Hz和8k 60Hz)。而HDMI铜线受限于线材对信号衰减损耗传输距离有限(3－5m)，光纤传输逐渐成为一种趋势，随着光电半导体技术的发展成熟，HDMI的光纤传输技术逐渐发展起来。传统的电线传输，为了保证信号传输质量，对线材要求较高，传输距离较近，无法满足人们的日常需求。而光纤传输对信号损耗很小，且有较远的传输距离，成本较低。

光纤传输作为一种新型的信号传输技术，现今逐渐在普及，光纤中传输的是光信号，其信号传输速率毋庸置疑，将电信号转换为光信号发送出去、在接收端将光信号还原为电信号，成为一种光电传输方案。在高速信号传输中光纤可以远距离传输，这是电线无法实现的。市面上有一种光电混合的传输方案，将HDMI的高速音视频信号(TMDS2+/－，TMDS1+/－，TMDS0+/－，CLK+/－)使用光纤传输，而将其余低速信号(CEC、SCL、SDA、ARC、HPD)使用电线传输，称之为光电混合线缆，此线缆长度受限于低速电信号的制约只能做到100－150m，同时由于显示器和信号源种类繁多，随着线缆长度增加，兼容性问题更加突出。因此，有必要设计一款全光线缆，以解决目前存在的上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种全光光电转换通信装置，其采用全光线缆对高速信号和低速信号进行转换，解决了线缆长度受限于低速电信号和线缆长度制约的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，包括依次通信连接的发送端HDMI接口、光纤线缆和接收端HDMI接口，所述发送端HDMI接口上设有第一信号转换单元，所述接收端HDMI接口上设有第二信号转换单元以及外接电源输入接口，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元通过光纤线缆双向通信连接，所述外接电源输入接口为第二信号转换单元提供工作电源。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选的，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上设有高速差分信号通道，所述高速差分信号通道包括设置在第一信号转换单元上的高速差分信号电光转换模块和设置在第二信号转换单元上的高速差分信号光电转换模块，所述高速差分信号电光转换模块和高速差分信号光电转换模块通过光纤线缆通信连接；所述高速差分信号电光转换模块将高速差分电信号进行电光转换，所述光纤线缆将电光转换后的光信号传输到高速差分信号光电转换模块，所述高速差分信号光电转换模块将光信号进行光电转换后还原为高速差分电信号。

优选的，所述高速差分电信号包括TMDS2+/－、TMDS1+/－、TMDS0+/－和CLK+/－信号。

优选的，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上设有低速信号通道，所述低速信号通道包括设置在第一信号转换单元上的第一低速信号转换模块以及设置在第二信号转换单元上的第二低速信号转换模块，所述第一低速信号转换模块通过光纤线缆与第二低速信号转换模块双向通信连接，所述第二低速信号转换模块的电源输入端连接所述外接电源输入接口。

优选的，所述低速信号包括CEC、SCL、SDA、ARC和HPD信号。

优选的，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上还设有增强音频回传通道，所述增强音频回传通道共用第一低速信号转换模块以及第二低速信号转换模块上的ARC信号和HPD信号的引脚。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的装置采用外接电源为接收端HDMI接口上的光电转换单元供电使其运转，能将HDMI2.1接口的高速信号与低速信号均进行光电转换；通过光纤进行发送端HDMI接口和接收端HDMI接口之间的通信，线缆长度不受限于低速电信号的制约，可以实现更远距离的信号传输；由于铜线与光纤线缆之间的成本差异，随着光缆传输距离的增加，本装置的成本优势愈加突出，并且兼容性问题不会随着信号传输距离的增加而更加严重。

附图说明

图1为本实用新型整体外部结构示意图；

图2为本实用新型整体信号传输原理图；

图3为本实用新型低速信号通道原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1～2所示的一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，包括依次通信连接的发送端HDMI接口、光纤线缆和接收端HDMI接口，所述发送端HDMI接口上设有第一信号转换单元，所述接收端HDMI接口上设有第二信号转换单元以及外接电源输入接口，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元通过光纤线缆双向通信连接，所述外接电源输入接口为第二信号转换单元提供工作电源。

第一信号转换单元和第二信号转换单元将待传输的信号进行光电转换或电光转换，转换后的光信号通过光纤线缆进行传输，从而实现基于HDMI2.1接口的全部信号的光通信。本装置解决了传统的HDMI接口传输信号时受通信电缆长度限制的问题，且由于光纤线缆与传统的铜线缆之间的巨大成本差异，本装置降低了通信成本。由于进行通信传输的线缆为全光线缆，其不传输电信号，故需要在接收端HDMI接口加外部的供电电源，以使第二信号转换单元的光电/电光转换电路运行起来。本实施例装置的实际光缆长度受光纤规格影响。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

本实施例中，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上设有高速差分信号通道，所述高速差分信号通道包括设置在第一信号转换单元上的高速差分信号电光转换模块和设置在第二信号转换单元上的高速差分信号光电转换模块，所述高速差分信号电光转换模块和高速差分信号光电转换模块通过光纤线缆通信连接；所述高速差分信号电光转换模块将高速差分电信号进行电光转换，所述光纤线缆将电光转换后的光信号传输到高速差分信号光电转换模块，所述高速差分信号光电转换模块将光信号进行光电转换后还原为高速差分电信号。

具体的，所述高速差分电信号包括TMDS2+/－、TMDS1+/－、TMDS0+/－和CLK+/－信号，即对应四组高速差分电信号设有四组高速差分信号通道。如图2所示，高速差分信号电光转换模块包括用于电光转换的驱动器和多个激光器，TMDS2+与TMDS2－使用一组差分信号通道，TMDS1+与TMDS1－使用一组差分信号通道，TMDS0+与TMDS0－使用一组差分信号通道，CLK+与CLK－使用一组差分信号通道，四组差分信号通道分别连接到驱动器，驱动器为每组差分信号通道分别分配一个激光器。即，每组高速差分信号通过驱动器分别连接到一个激光器的两极，当发送端HDMI接口收到需要传输的高速差分信号时，驱动器驱动对应的激光器点亮，以实现高速差分信号的电光转换。转换后的光信号通过光纤线缆传输到接收端，即第二信号转换单元上的高速差分信号光电转换模块。对应的，高速差分信号光电转换模块包括用于光电转换的驱动器和多个光电探测器，每个光电探测器对应连接一组差分信号通道，所有光电探测器均与驱动器的输入端连接，此处驱动器的信号输出端对应设有TMDS2+/－、TMDS1+/－、TMDS0+/－和CLK+/－信号的四组差分信号通道。光纤线缆传递过来的光信号被对应的光电探测器捕捉并进行光电转换，还原成高速差分电信号，通过驱动器将接收的高速差分信号分配到对应的差分信号通道中输出，从而实现了本装置对于高速差分信号的传输。接收端HDMI接口可将接收到的高速差分信号输送给显示器设备。

HDMI2.1接口传输的低速信号包括CEC、SCL、SDA、ARC和HPD信号，对于低速信号的传输的路径如图2所示。所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上设有低速信号通道，所述低速信号通道包括设置在第一信号转换单元上的第一低速信号转换模块以及设置在第二信号转换单元上的第二低速信号转换模块，所述第一低速信号转换模块通过光纤线缆与第二低速信号转换模块双向通信连接，所述第二低速信号转换模块的电源输入端连接所述外接电源输入接口。第一低速信号转换模块与第二低速信号转换模块的信号通道通过光纤线缆一一对应且对称设置。由于低速信号中存在双向传输的通信信号，故第一低速信号转换模块和第二低速信号转换模块均既有光电转换又有电光转换，两个模块的组成结构与工作原理类同，差异处主要在于供电模式不同：第一低速信号转换模块利用HDMI接口连接发送端的外部设备，由发送端的外部设备为第一低速信号转换模块提供工作电源，而由于光纤线缆的信号传输方式为全光传输，不传输电信号，且接收端的外部设备(例如显示器)的HDMI接口并无电源输出，因此第二低速信号转换模块需额外接外部电源，使其能够正常运转。本实施例现以第一低速信号转换模块的原理进行举例说明。

如图3所示，第一低速信号转换模块包括HDMI信号控制器、驱动芯片Driver、放大器TIA、激光器和光电探测器，所述HDMI信号控制器的输出端连接驱动芯片Driver，驱动芯片Driver连接激光器，HDMI信号控制器的输入端连接放大器TIA，放大器TIA连接光电探测器。由于低速信号需要进行双向传输，因此，既设有驱动芯片Driver和激光器用于发送光信号，又设有放大器TIA和光电探测器，用于接收光信号。所述HDMI信号控制器通过HDMI接口的CEC、SCL、SDA、ARC和HPD信号引脚向外部的设备收发低速电信号，并对来往信号进行归类。本装置内，低速信号发送流程如下：HDMI接口各个信号引脚输入的低速电信号送入HDMI信号控制器内，经过信号整合后，输出到驱动芯片Driver，驱动芯片Driver驱动激光器点亮，从而实现低速电信号的电光转换。转换后的光信号通过对应的光纤线缆传输到接收端的第二低速信号转换模块，从而进行光电转换，将光信号还原为低速电信号，传输到外部设备的接收端，例如显示器上。由于低速信号需要进行双向传输，同理的，显示器反馈回的低速电信号通过第二低速信号转换模块转换为光信号并通过光纤线缆输出后，第一低速信号转换模块的光电探测器将光信号进行光电转换，转换后的低速电信号经过放大器TIA的放大，然后经HDMI信号控制器对其分解和归类，送往HDMI接口的对应信号引脚，以向外部的设备输出。

如图3的原理图所述，上述低速信号的传输只占用一组光信号收发通道。由于HDMI2.1的接口标准相对于HDMI接口标准增加了EARC(增强型音频回传信道)功能，对应的ARC和HPD引脚需要用到一对差分信号，具体的，如图3所示，将ARC引脚用作该通道的eARC＿P，HPD引脚用作eARC＿N，共同传输这组差分信号。为了传输这组差分信号，另对应设置一组驱动芯片Driver、放大器TIA、激光器和光电探测器，驱动芯片Driver、放大器TIA、激光器和光电探测器的连接关系可参考高速差分信号通道的连接方式，以实现差分信号的双向传输。

本实施例的装置采用外接电源为接收端HDMI接口上的光电转换单元供电使其运转，能将HDMI2.1接口的高速信号与低速信号均进行光电转换；通过光纤进行发送端HDMI接口和接收端HDMI接口之间的通信，线缆长度不受限于低速电信号的制约，可以实现更远距离的信号传输；由于铜线与光纤线缆之间的成本差异，随着光缆传输距离的增加，本装置的成本优势愈加突出，并且兼容性问题不会随着信号传输距离的增加而更加严重。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，其特征在于，包括依次通信连接的发送端HDMI接口、光纤线缆和接收端HDMI接口，所述发送端HDMI接口上设有第一信号转换单元，所述接收端HDMI接口上设有第二信号转换单元以及外接电源输入接口，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元通过光纤线缆双向通信连接，所述外接电源输入接口为第二信号转换单元提供工作电源。

2.根据权利要求1所述一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，其特征在于，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上设有高速差分信号通道，所述高速差分信号通道包括设置在第一信号转换单元上的高速差分信号电光转换模块和设置在第二信号转换单元上的高速差分信号光电转换模块，所述高速差分信号电光转换模块和高速差分信号光电转换模块通过光纤线缆通信连接；所述高速差分信号电光转换模块将高速差分电信号进行电光转换，所述光纤线缆将电光转换后的光信号传输到高速差分信号光电转换模块，所述高速差分信号光电转换模块将光信号进行光电转换后还原为高速差分电信号。

3.根据权利要求2所述一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，其特征在于，所述高速差分电信号包括TMDS2+/－、TMDS1+/－、TMDS0+/－和CLK+/－信号。

4.根据权利要求1所述一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，其特征在于，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上设有低速信号通道，所述低速信号通道包括设置在第一信号转换单元上的第一低速信号转换模块以及设置在第二信号转换单元上的第二低速信号转换模块，所述第一低速信号转换模块通过光纤线缆与第二低速信号转换模块双向通信连接，所述第二低速信号转换模块的电源输入端连接所述外接电源输入接口。

5.根据权利要求4所述一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，其特征在于，所述低速信号包括CEC、SCL、SDA、ARC和HPD信号。

6.根据权利要求5所述一种HDMI2.1全光光电转换通信装置，其特征在于，所述第一信号转换单元与第二信号转换单元上还设有增强音频回传通道，所述增强音频回传通道共用第一低速信号转换模块以及第二低速信号转换模块上的ARC信号和HPD信号的引脚。

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