專利名稱：一種供計算機切換器使用的線長測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線長測量裝置，特別是涉及一種用于測量模擬信號傳輸線線長的裝置。
背景技術(shù)：
由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，使得計算機及其周邊產(chǎn)品的應(yīng)用相當(dāng)普及。計算機使用者通常利用鼠標(biāo)、鍵盤等輸入設(shè)備對計算機進行操作，計算機通過監(jiān)視器、喇叭等輸出設(shè)備將計算機的狀態(tài)顯示在監(jiān)視器上或利用聲音指示，從而使計算機使用者可以隨時掌握計算機的實時狀態(tài)。
顯示屏通常使用三種色彩信號，例如紅色、綠色、藍色，來處理顏色的變化，所有顏色都可由這三種色彩信號疊加得到。此外，由于一般的顯示屏是模擬輸出，利用控制電壓的方式來調(diào)整圖像畫面的色彩，使每個像素都能以連續(xù)色階來顯示，以呈現(xiàn)逼真鮮艷的畫質(zhì)。
在個人計算機中，當(dāng)視頻信號利用顯示卡通過網(wǎng)絡(luò)傳輸線輸出至顯示屏上時，視頻信號會隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸線的阻抗匹配產(chǎn)生信號衰減。如果不進行視頻信號補償，顯示屏上的畫面將會模糊不清；相反，如果對視頻信號的補償過度，則會出現(xiàn)過激現(xiàn)象，降低顯示屏的使用壽命。
再者，當(dāng)傳輸線超過10米時，視頻信號將會大幅衰減，導(dǎo)致顯示屏的圖像質(zhì)量不佳，甚至無法辨別顯示屏上的操作畫面。另外，不同形式的傳輸線，例如屏蔽式雙絞線(ShieldingTwisted Pair，STP)或錫箔雙絞線(Foil Twisted Pair，F(xiàn)TP)，其頻率響應(yīng)也不相同，因而導(dǎo)致進行視頻信號傳輸時，視頻信號會因不同的傳輸線產(chǎn)生不同程度的信號衰減或變形。這些原因使得在實際應(yīng)用中難以使用簡單的信號補償裝置通過固定方式來補償不同長度或不同種類的傳輸線發(fā)生的信號衰減或變形。
現(xiàn)有技術(shù)使用高速數(shù)據(jù)流發(fā)射和回傳的時間差來估算傳輸線的長度，但這種方法成本很高且不易實現(xiàn)。此外還有一種方法，它將測量用的電子信號分時迭加至傳輸線中的UART子線上。UART子線主要是用來傳送鍵盤或鼠標(biāo)等的電子信號。然而，這種方法必須先中斷UART子線中其他信號的通訊才能測量傳輸線的長度。對于一些通訊繁忙的場合，例如持續(xù)使用USB接口的鍵盤或鼠標(biāo)，這種方法會大幅降低信號通訊的帶寬，并造成電子信號的延遲。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種線長測量裝置，其成本低廉且電路簡單，適用于配合信號補償裝置來補償因線長而衰減的信號。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種線長測量裝置，配置于計算機切換器，用以測量連接計算機切換器的不同長度或種類的傳輸線的長度，并將其作為視頻信號補償?shù)囊罁?jù)。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種線長測量方法，在測量傳輸線線長時不會占用其他信號的通訊帶寬，方法簡單且易于與其他信號補償方法結(jié)合使用。
為達到本發(fā)明的上述目的，提出一種線長測量裝置，供測量傳輸視頻信號的傳輸線的長度，其中該傳輸線具有至少三對子線。該線長測量裝置至少包含一個信號合成電路，一個信號轉(zhuǎn)換電路和一個線長計算電路。當(dāng)該視頻信號中的垂直同步信號有效時，信號合成電路將一個電子信號迭加至一對子線。信號轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)過該子線傳輸后的該電子信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值。線長計算電路根據(jù)該數(shù)值計算出該傳輸線的線長。
為達到本發(fā)明的另一目的，提出一種線長測量方法，供測量傳輸視頻信號的傳輸線的長度。當(dāng)視頻信號中的垂直同步信號有效時，將一個電子信號迭加至該視頻信號三個色彩信號中的一個，然后將經(jīng)過該傳輸線傳輸后的該電子信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值，并根據(jù)該數(shù)值計算出該傳輸線的線長。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量裝置，該裝置包含一個信號提取電路，從已迭加垂直同步信號的色彩信號中提取出垂直同步信號，并且當(dāng)提取的垂直同步信號有效時，線長計算電路計算該傳輸線的線長。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量裝置，該裝置包含一個信號轉(zhuǎn)換電路。該信號轉(zhuǎn)換電路包含一個濾波電路，將單線信號濾波成直流信號；一個直流電平轉(zhuǎn)換電路，調(diào)整該直流信號的直流電平；以及一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，將已調(diào)整直流電平的該直流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量方法，當(dāng)垂直同步信號和視頻信號中的水平同步信號分別迭加于兩個色彩信號時，將電子信號迭加至剩余的色彩信號中。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量方法，該電子信號是一個標(biāo)準(zhǔn)方波信號，該標(biāo)準(zhǔn)方波信號的頻率范圍介于約4MHz至12MHz之間，且以8MHz為宜。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量方法，該電子信號的轉(zhuǎn)換步驟包括將經(jīng)過傳輸線傳輸后的該電子信號濾波成一個直流信號，然后調(diào)整該直流信號的直流電平，并將已調(diào)整直流電平的該直流信號轉(zhuǎn)換成該數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量方法，該調(diào)整步驟包括提供一個標(biāo)準(zhǔn)電壓與該直流信號的直流電平作比較；當(dāng)該直流信號的直流電平與該標(biāo)準(zhǔn)電壓的差值較大時，調(diào)高該直流信號的輸出電壓；當(dāng)該直流信號的直流電平與該標(biāo)準(zhǔn)電壓的差值較小時，調(diào)低該直流信號的輸出電壓。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量方法，該電子信號的迭加步驟包括將該電子信號轉(zhuǎn)換成一個差動信號供傳輸線進行傳輸；將傳輸后的該差動信號還原成一個單線信號，供轉(zhuǎn)換成該數(shù)值。
根據(jù)本發(fā)明所述的線長測量方法，該方法從已迭加垂直同步信號的色彩信號中提取出該垂直同步信號，并在所提取的該垂直同步信號有效時，計算該傳輸線的線長。
本發(fā)明迭加的電子信號不會對使用者造成任何干擾，充分利用了傳輸線中原本空閑的帶寬，改善了已知技術(shù)由于必須占用UART子線而導(dǎo)致的降低通訊帶寬和信號延遲等問題，所使用的電子元件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且易于使用，配合信號補償裝置可有效且正確的補償由于傳輸線的線長而導(dǎo)致的模擬信號的衰減。


圖1是本發(fā)明一個較佳實施例的示意圖。
圖2是圖1所示的較佳實施例的具體示意圖。
圖3是圖2所示的8MHz信號發(fā)生器214和信號合成電路210的詳細示意圖。
圖4是圖2所示的水平和垂直同步信號提取電路232的詳細示意圖。
圖5是圖2所示的8MHz信號提取電路234和信號轉(zhuǎn)換電路206的詳細示意圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明一個較佳實施例的示意圖。線長測量裝置100用于測量傳輸視頻信號的傳輸線104的線長。傳輸線104具有至少三對子線，這三對子線分別對應(yīng)傳輸視頻信號所包含的三個色彩信號，例如紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)，或者亮度(Y)、色度(U)和色差(V)。通常，除了三個色彩信號之外，視頻信號還包含一個水平同步信號(H)以及一個垂直同步信號(V)。
上述三個色彩信號是模擬信號，而水平同步信號和垂直同步信號是數(shù)字信號。模擬信號在進行長距離傳輸時會產(chǎn)生信號衰減，因而造成信號本身的變形與失真，但數(shù)字信號不會發(fā)生此類問題。
該線長測量裝置100至少包含信號合成電路102、信號轉(zhuǎn)換電路106以及線長計算電路108。視頻信號首先被輸入至信號合成電路102。當(dāng)視頻信號的垂直同步信號有效時，信號合成電路102會將電子信號，例如標(biāo)準(zhǔn)方波信號，迭加至某一色彩信號中。當(dāng)垂直同步信號有效時，顯示器不會輸出任何視頻信號。也就是說，在垂直同步信號有效時，該另外迭加的電子信號不會在顯示器上顯示任何畫面，因此不會對使用者造成任何干擾。
信號轉(zhuǎn)換電路106將經(jīng)過傳輸線104傳輸后的該電子信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值，例如使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路完成模擬信號與數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換。然后，線長計算電路108會根據(jù)該數(shù)值計算出傳輸線104的線長，以供后續(xù)的信號補償裝置補償不同長度或種類的傳輸線104的信號衰減。
圖2是圖1所示的較佳實施例的具體示意圖。圖像輸出裝置212，例如計算機的顯示卡，會通過傳輸線204輸出視頻信號至顯示器242。該視頻信號具有紅色色彩信號(R)、綠色色彩信號(G)、藍色色彩信號(B)、水平同步信號(H)和垂直同步信號(V)。傳輸線204具有三對子線，分別負責(zé)傳送紅色色彩信號(R)、綠色色彩信號(G)、藍色色彩信號(B)。水平同步信號(H)和垂直同步信號(V)分別迭加于上述三個色彩信號中任意兩個上。
盡管視頻信號的頻率理論上可高達約66MHz，但大部分視頻信號的頻率范圍通常介于約4MHz至12MHz之間。信號衰減的程度與傳輸線204的頻率響應(yīng)和信號本身的頻率有關(guān)。因此，本較佳實施例使用一個8MHz信號發(fā)生器214產(chǎn)生頻率為約8MHz的標(biāo)準(zhǔn)方波信號，供測量傳輸線204的線長使用。
當(dāng)垂直同步信號有效時，信號合成電路210將該8MHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號迭加至另一未迭加水平或垂直同步信號的色彩信號中。也就是說，三個色彩信號在通過傳輸線傳輸時被分別迭加水平同步信號、垂直同步信號和8MHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號。然而，本較佳實施例并未限定不同色彩信號與水平、垂直同步信號和標(biāo)準(zhǔn)方波信號在迭加時的組合方式，任何組合均可適用于本較佳此外，如果遇到視頻信號中的垂直同步信號和水平同步信號合并的情況，例如SUN系統(tǒng)的視頻信號，必須先將垂直同步信號和水平同步信號分離，然后再分別迭加至色彩信號中。
迭加了其他數(shù)字信號的色彩信號經(jīng)過傳輸線204傳輸后，被信號接收電路216接收，然后被色彩信號恢復(fù)電路222恢復(fù)成不含其他數(shù)字信號的三個色彩信號。但是，經(jīng)過傳輸線204傳輸后，這些模擬的色彩信號或多或少都會發(fā)生信號衰減或變形，造成顯示器242的畫面失真。
水平和垂直同步信號提取電路232分別從迭加了其他數(shù)字信號的色彩信號中提取出水平同步信號和垂直同步信號。8MHz信號提取電路234從迭加了其他數(shù)字信號的色彩信號提取出8MHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號。在本較佳實施例中，水平和垂直同步信號提取電路232以及8MHz信號提取電路234分別連接三對子線的三個信號提取電路，分別提取水平同步信號、垂直同步信號和標(biāo)準(zhǔn)方波信號。
經(jīng)過傳輸線204傳輸后的8MHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號，會被信號轉(zhuǎn)換電路206轉(zhuǎn)換成一個數(shù)據(jù)，例如電壓值。然后，中央處理器208會根據(jù)該數(shù)據(jù)的大小推算出傳輸線204的長度，并使用色彩信號補償電路224補償上述發(fā)生信號衰減或變形的色彩信號。水平同步信號、垂直同步信號以及被補償后的色彩信號再通過圖像信號輸出端240輸出至顯示器242，以顯示正確的、未失真的圖像畫面。
圖3是圖2所示的8MHz信號發(fā)生器214和信號合成電路210的詳細示意圖。除頻元件302將16MHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號除以二，并在垂直同步信號有效時輸出8MHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號。然后，使用差動電路304迭加8MHz標(biāo)準(zhǔn)方波信號和垂直同步信號，并將迭加后的信號轉(zhuǎn)換成一個差動信號，供傳輸線進行傳輸。在本較佳實施例中，水平同步信號、垂直同步信號也是利用另外的差動電路304分別疊加于另外兩個色彩信號上的。由于差動信號的傳輸速率較快，因此對模擬色彩信號而言，是一種失真較少的信號傳輸方式。
圖4是圖2所示的水平和垂直同步信號提取電路232的詳細示意圖。差動信號經(jīng)過傳輸線204進行長距離傳輸后，會轉(zhuǎn)換回普通的單線信號。在該單線信號中，色彩信號為正信號，而迭加的水平或垂直同步信號為負信號。
因此，在水平和垂直同步信號提取電路232中，當(dāng)輸入的單線信號為正時，半導(dǎo)體402截止而半導(dǎo)體404導(dǎo)通，此時輸出信號近似為零，即信號為正的色彩信號無法對外輸出。當(dāng)輸入的單線信號為負時，半導(dǎo)體402導(dǎo)通而半導(dǎo)體404截止，此時輸出的信號為正，即該水平和垂直同步信號提取電路232利用兩個半導(dǎo)體402和404將單線信號中的負信號取出，還原出水平或垂直同步信號。
值得注意的是，本較佳實施例自使用兩個水平和垂直同步信號提取電路232分別提取水平同步信號和垂直同步信號。再者，提取出的水平或垂直同步信號是正信號，與原來的負信號正好相反，但這不會對后面的信號處理過程造成不良影響。
圖5是圖2所示的8MHz信號提取電路234和信號轉(zhuǎn)換電路206的詳細示意圖。差動信號經(jīng)過傳輸線204進行長距離傳輸后，會轉(zhuǎn)換回普通的單線信號。單線信號經(jīng)過濾波電路502濾波后，變成直流信號輸出至直流電平轉(zhuǎn)換電路504。輸線204越長，此時直流信號的衰減越大，其直流電流越小；反之，傳輸線204越短，此時直流信號的衰減越小，其直流電流越大。
直流電平轉(zhuǎn)換電路504包含放大器512、放大器514和放大器516。放大器516是一個射極跟隨器。PWR1是標(biāo)準(zhǔn)電壓，放大器512通過分壓提供調(diào)零功能。當(dāng)直流信號的直流電平高于標(biāo)準(zhǔn)電壓時，調(diào)高直流信號的輸出電壓；當(dāng)直流信號的直流電平低于標(biāo)準(zhǔn)電壓時，調(diào)低直流信號的輸出電壓。放大器514負責(zé)調(diào)整放大增益，使得當(dāng)傳輸線204最長時，放大器514輸出的電壓值最大。
直流信號經(jīng)過直流電壓轉(zhuǎn)換電路504轉(zhuǎn)換后，輸入模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，例如八位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器522。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器522將直流信號的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)值。該數(shù)值被輸入線長計算電路，本較佳實施例使用的是中央處理器208。
由于標(biāo)準(zhǔn)方波信號只在垂直同步信號有效時才有作用，因此垂直同步信號也一同接入中央處理器208中，如圖2所示。只有當(dāng)垂直同步信號有效時，中央處理器208才進行該數(shù)值的計算處理。中央處理器208根據(jù)該數(shù)據(jù)，通過查表等方法計算出傳輸線204的長度。然后，色彩信號補償電路根據(jù)傳輸線204的長度進行色彩信號的放大增益調(diào)整或頻率補償調(diào)整等后續(xù)信號補償處理。
本較佳實施例在重直同步信號有效時將標(biāo)準(zhǔn)方波信號迭加于另一未迭加水平或垂直同步信號的色彩信號中，并根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)方波信號經(jīng)過傳輸線傳輸后的衰減程度計算傳輸線的長度。由于垂直同步信號有效時，該另外迭加的電子信號不會在顯示器上顯示任何畫面，因此不會對使用者造成任何干擾。
再者，本較佳實施例充分利用傳輸線中原本空閑的帶寬，改善了現(xiàn)有技術(shù)必須占用UART子線而導(dǎo)致的降低通訊帶寬和信號延遲等問題。而且，本較佳實施例所使用的電子元件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且易于使用，配合信號補償裝置可有效且正確的補償由于傳輸線的線長而導(dǎo)致的模擬信號的衰減。
雖然本發(fā)明已通過較佳實施例說明如上，但該較佳實施例并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)有能力對該較佳實施例做出各種更改和補充，因此本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書的范圍為準(zhǔn)。
附圖中符號的簡單說明如下100線長測量裝置 102信號合成電路104傳輸線 106信號轉(zhuǎn)換電路108線長計算電路 204傳輸線206信號轉(zhuǎn)換電路 208中央處理器210信號合成電路 212圖像信號輸出裝置2148MHz信號發(fā)生器 216信號接收電路222色彩信號恢復(fù)電路 224色彩信號補償電路232水平和垂直同步信號提取電路2348MHz信號提取電路 240圖像信號輸出端242顯示器 302除頻元件304差動電路 402半導(dǎo)體404半導(dǎo)體 502濾波電路504直流電平轉(zhuǎn)換電路 512放大器514放大器 516放大器522模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
權(quán)利要求
1.一種測量傳輸視頻信號的傳輸線長度的線長測量裝置，其中該視頻信號具有三個色彩信號、一個水平同步信號和一個垂直同步信號，該傳輸線具有三對子線分別用來傳輸三個色彩信號，水平同步信號和垂直同步信號分別迭加至三對子線所傳輸?shù)亩€色彩信號上。其特征在于該線長測量裝置至少包含一個信號合成電路，當(dāng)垂直同步信號有效時，將一個標(biāo)準(zhǔn)方波信號迭加至另一未迭加水平同步信號或垂直同步信號的子線所傳輸?shù)纳市盘栔?，并將已迭加?biāo)準(zhǔn)方波信號的色彩信號轉(zhuǎn)換成一個差動信號；一個差動還原電路，將經(jīng)過該子線傳輸后的差動信號還原成一個單線信號；一個信號轉(zhuǎn)換電路，將該單線信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值；以及一個線長計算電路，根據(jù)該數(shù)值計算出該傳輸線的線長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線長測量裝置，其特征在于該測量裝置包含一個信號提取電路，從已迭加垂直同步信號的色彩信號中提取出垂直同步信號，當(dāng)提取的垂直同步信號有效時，線長計算電路計算該傳輸線的線長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線長測量裝置，其特征在于該信號轉(zhuǎn)換電路包含一個濾波電路，將單線信號濾波成直流信號；一個直流電平轉(zhuǎn)換電路，調(diào)整該直流信號的直流電平；以及一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，將已調(diào)整直流電平的該直流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)值。
4.一種測量傳輸視頻信號的傳輸線長度的線長測量方法，其特征在于該線長測量方法至少包含當(dāng)視頻信號中的垂直同步信號有效時，將一個電子信號迭加至該視頻信號三個色彩信號中的一個；將經(jīng)過該傳輸線傳輸后的該電子信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值；以及根據(jù)該數(shù)值計算出該傳輸線的線長。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線長測量方法，其特征在于當(dāng)該垂直同步信號和視頻信號中的水平同步信號分別迭加于兩個色彩信號時，該電子信號迭加至剩余的色彩信號中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線長測量方法，其特征在于該電子信號是一個標(biāo)準(zhǔn)方波信號，該標(biāo)準(zhǔn)方波信號的頻率范圍介于約4MHz至12MHz之間，且以8MHz為宜。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線長測量方法，其特征在于該轉(zhuǎn)換步驟包含將經(jīng)過該傳輸線傳輸后的該電子信號濾波成一個直流信號；調(diào)整該直流信號的直流電平；以及將已調(diào)整直流電平的該直流信號轉(zhuǎn)換成該數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線長測量方法，其特征在于該調(diào)整步驟包含提供一個標(biāo)準(zhǔn)電壓與該直流信號的直流電平作比較；該直流信號的直流電平與該標(biāo)準(zhǔn)電壓的差值越大，該直流信號的輸出電壓越高；以及該直流信號的直流電平與該標(biāo)準(zhǔn)電壓的差值越小，該直流信號的輸出電壓越低。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線長測量方法，其特征在于該迭加步驟包含將該電子信號轉(zhuǎn)換成一個差動信號在該傳輸線進行傳輸；以及將傳輸后的該差動信號還原成一個單線信號，然后轉(zhuǎn)換成該數(shù)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線長測量方法，其特征在于該線長測量方法包含從已迭加垂直同步信號的色彩信號中提取出該垂直同步信號，并在所提取的該垂直同步信號有效時，計算該傳輸線的線長。
全文摘要
本發(fā)明提供一種供計算機切換器使用的線長測量裝置及其測量方法，供測量傳輸視頻信號的傳輸線的長度。線長測量裝置至少包含一個信號合成電路、一個信號轉(zhuǎn)換電路以及一個線長計算電路。當(dāng)視頻信號中的垂直同步信號有效時，信號合成電路將一個電子信號迭加至傳輸線的一對子線上。信號轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)過該子線傳輸后的電子信號轉(zhuǎn)換成一個數(shù)值。線長計算電路根據(jù)該數(shù)值計算傳輸線的長度。本發(fā)明迭加的電子信號不會對使用者造成任何干擾，充分利用了傳輸線中原本空閑的帶寬，改善了已知技術(shù)的降低通訊帶寬和信號延遲等問題，所使用的電子元件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉且易于使用，配合信號補償裝置可有效且正確補償由于傳輸線的線長而導(dǎo)致的模擬信號衰減。
文檔編號H04N17/02GK1705379SQ20041004277
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者陳尚仲 申請人:宏正自動科技股份有限公司