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移動高清連接技術(shù)發(fā)送端靜噪對策

發(fā)布時間:2011-12-28 來源:村田制作所

中心議題:

  • 差分傳輸信號線靜噪濾波器的選擇方法
  • MHL信號線產(chǎn)生的輻射噪聲
  • 移動高清連接技術(shù)發(fā)送端靜噪對策

解決方案:


前言

MHL (Mobile High-Definition Link移動高清連接技術(shù))是Silicon Image, Inc.所研發(fā)出來的連接便攜式消費電子裝置的影音標(biāo)準(zhǔn)接口,MHL 僅使用一對信號線就可以完成音頻/視頻數(shù)據(jù)的傳輸(MHL的數(shù)據(jù)傳輸速率為2.25Gbps)。此外,MHL技術(shù)還具有以下功能:

(1)MHL將高清影像以及數(shù)字音頻傳送至MHL接收端(接收設(shè)備:HDTV等)的同時,由接收端向發(fā)送端(源設(shè)備:便攜式消費電子裝置等)提供電源用于充電;
(2)由于傳送所需的信號線較少*1,無需在設(shè)備上準(zhǔn)備如HDMI這樣的專用接口,有效減少了源設(shè)備上的接口數(shù)目*2。

隨著數(shù)字電視以及智能手機等便攜式設(shè)備的普及與推廣,消費者對于隨時隨地傳送數(shù)字高清內(nèi)容到個人移動設(shè)備上的需求與日遞增,MHL將會是未來主流。另一方面,由于近年來,便攜式設(shè)備上配備的無線系統(tǒng)越來越多,如GPS、W-LAN、3G等,與這些系統(tǒng)形成的電磁干擾已成為我們所不得不面臨的重大問題。為了消除這些電磁干擾,各接口需要適宜地進行靜噪處理。本文將就MHL發(fā)送端靜噪處理的最佳方案進行說明。

差分傳輸信號線靜噪濾波器的選擇方法

通過濾波器來消除差分傳輸信號線所產(chǎn)生的噪聲的同時,需要選擇具有高效靜噪性能,且不影響波形質(zhì)量的濾波器。在差分傳輸信號線靜噪處理中,使用共模扼流線圈將更加有效。共模扼流線圈對于差分信號不產(chǎn)生任何阻抗,但對于共模信號是一個很大的阻抗,可對過大的共模干擾電流進行有效抑制。

這次,我們將使用實際配備了MHL的便攜式終端 (以下簡稱EUT) ,通過觀察MHL信號線產(chǎn)生的輻射噪聲和傳輸?shù)牟ㄐ钨|(zhì)量,來共同見證共模扼流線圈的高效性能。

MHL信號線產(chǎn)生的輻射噪聲

用MHL 適配器電纜連接EUT和液晶電視,開始測量MHL信號線產(chǎn)生的輻射噪聲。MHL使用效果圖如圖1所示,測量結(jié)果如圖2所示。由于目前支持MHL的接收設(shè)備還未實現(xiàn)產(chǎn)品化,因此我們使用適配器電纜將MHL輸出轉(zhuǎn)換成HDMI。根據(jù)測量結(jié)果,我們可以清晰地看到30MHz~1GHz范圍內(nèi),產(chǎn)生了約75MHz間隔的高輻射噪聲。


圖1:MHL使用效果圖

圖2:MHL使用效果圖

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接下來,MHL信號波形的測量結(jié)果如圖3所示。圖3中顯示的是MHL信號的差模成分和共模成分。從圖3我們可以清晰地看到MHL信號中不僅存在差模成分 (差分波形) ,還存在著共模成分。


圖3:MHL信號波形的測量結(jié)果

接下來讓我們考察一下哪種成分將對輻射噪聲產(chǎn)生影響。

圖4顯示的是差分信號的電流方向和磁場的關(guān)系。從圖4我們可以看出,當(dāng)差分傳輸信號線內(nèi)的信號流為理想的差模時,1對信號線內(nèi)的電流方向相反,且大小相等,產(chǎn)生的磁場被消除,不易產(chǎn)生輻射噪聲。另一方面,差分傳輸信號線內(nèi)的信號流為共模的情況下,磁通量互相增強,極易產(chǎn)生輻射噪聲。


圖4:差分信號的電流方向和磁場

所以,作為靜噪的主要技術(shù)手段,使用共模扼流線圈來有效靜噪的主要因素——共模成分。但是,為了滿足MHL的波形質(zhì)量規(guī)格*3,需要設(shè)置共模扼流線圈的共模阻抗。
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使用共模扼流線圈時的靜噪效果、以及信號波形評測

圖5顯示的MHL信號線使用各種共模扼流線圈時的輻射噪聲/信號波形評測結(jié)果。共模扼流線圈在產(chǎn)生噪聲的30MHz~1GHz頻率段內(nèi),按照阻抗由高到低的順序,分別使用以下3種類型(90Ω、45Ω、15Ω@100MHz) (靜態(tài)特性請參考圖6) 來進行測量。


圖5:MHL信號線使用各種共模扼流線圈時的輻射噪聲/信號波形評測結(jié)果

共模阻抗 Zc

差模傳輸特性 Sdd21
圖6:各種共模扼流線圈的靜態(tài)特性 (Zc,Sdd21)

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根據(jù)輻射噪聲評測結(jié)果,我們不難看出,使用的共模扼流線圈阻抗越高,靜噪效果也就越好。特別是在頻率較低的200~400MHz范圍內(nèi),使用不同阻抗所獲得的靜噪效果非常顯著。另一方面,很顯然,使用的共模扼流線圈阻抗越高,共模的波形質(zhì)量就越是下降。反過來使用阻抗較低的共模扼流線圈時,雖然可以減輕對波形質(zhì)量的影響,但是不能獲得關(guān)鍵的靜噪效果。

因此,MHL靜噪對策的關(guān)鍵是選擇適當(dāng)?shù)墓材6罅骶€圈,使得在規(guī)格允許的范圍內(nèi),適度歪曲共模波形的同時,獲得最佳靜噪效果。

為此,本公司隆重推薦DLP11RN450UL2 (圖5、6內(nèi)的45Ω種類;外觀: 見圖7),作為MHL發(fā)送端靜噪處理所采用的用共模扼流線圈,DLP11RN450UL2兼顧靜噪效果和共模/差模的波形質(zhì)量,很好的保持了兩者的平衡。從圖5我們可以看到,在測量頻率30MHz~1GHz的整個頻率范圍內(nèi),獲得了非常高的靜噪效果。同時對于信號波形質(zhì)量,經(jīng)確認對規(guī)格沒有影響*3。


圖7:DLP11RN450UL2 外觀圖

總結(jié)

使用滿足上述選擇要點的共模扼流線圈,可以維持信號波形質(zhì)量的同時,有效抑制輻射噪聲。今后,我們將繼續(xù)開展靜噪對策方面的研究,即將開始普及的MHL將會是未來主流,我們將為您提供最佳的靜噪解決方案。

*1 HDMI的連接器管腳數(shù): 19個管腳, MHL: 5個管腳
*2 支持 USB功能。對于已配置標(biāo)準(zhǔn)USB連接器的便攜式設(shè)備,USB與 MHL 采用同一連接器,有效減少了設(shè)備上的接口數(shù)目。
*3 關(guān)于MHL的波形質(zhì)量規(guī)格,請參考MHL Specification。

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