專利名稱：用單根以太網(wǎng)電纜延展hdmi和/或dvi接口連接長距離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種HDMI和/或DVI接口連接長距離的方法，尤其是涉及一種用單根以太網(wǎng)電 纜延展HDMI和/或DVI接口連接長距離的方法。
背景技術(shù)：
高清晰度視頻從信號源到顯示器可以通過不同的電纜來連接。例如，HDMI或DVI電纜。 HDMI (High-Definition Multimedia Interface高清晰度多媒體接口 )是一個專有的全數(shù)字 音頻/視頻接口，能夠傳輸未壓縮的視頻流。HDMI與HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護(hù))數(shù)字版權(quán)管理技術(shù)相兼容。HDMI接口為所有兼 容的數(shù)字音頻/視頻源(如機(jī)頂盒，藍(lán)光DVD播放機(jī)，HD DVD播放器，個人電腦，視頻游戲控 制臺或AV接收器)，和所有兼容的數(shù)字音頻和/或視頻顯示器(如數(shù)字電視)，之間提供了一個 界面。HDMI接口是設(shè)計(jì)用來使用特殊的HDMI電纜在較短的距離內(nèi)傳輸高速數(shù)字視頻信號。隨 著距離的增加，視頻的質(zhì)量迅速降低而電纜的成本急劇增加。長距離傳輸高清晰度視頻而不 降低視頻信號的質(zhì)量成為具有挑戰(zhàn)性的和重要的課題。專利號為CN200720156094. 7的實(shí)用 新型公開了一種能夠延長HDMI信號傳輸距離的電纜線結(jié)構(gòu)，它包括第一插頭、電纜線及第二 插頭。其中，該第一插頭插接在顯示器的HDMI的連接端口上，該第一插頭由電路板、HDMI 連接器及殼體組成。該電纜線一端與第一插頭電連接，而另一端與第二插頭電連接。當(dāng)?shù)诙?插頭與播放端插接，以及，第一插頭與顯示器插接時，所傳遞的HDMI信號通過電路板上的 信號放大器放大，然后傳輸?shù)斤@示器，從而使得HDMI信號延長傳輸距離。這種只能過信號 的簡單放大，對容易造成信號較為嚴(yán)重的誤碼和失真，所以它的傳輸質(zhì)量和傳輸距離是值得 探討的。而專利號為CN200720194476. 9的實(shí)用新型公開了一種信號轉(zhuǎn)接盒包括殼體與電氣模 塊所組成，其中所述的殼體兩側(cè)透設(shè)有供預(yù)設(shè)高分辨率多媒體接口 (HDMI)插頭插入的第一開 口與供預(yù)設(shè)網(wǎng)絡(luò)(RJ)型式插頭插入的第二開口，且在殼體內(nèi)的收納空間裝設(shè)有電氣模塊，電 氣模塊則在電路板設(shè)有對正在第一開口與第二開口的HDMI型式連接器、RJ型式連接端口，因 可將HDMI信號轉(zhuǎn)換利用RJ型式傳輸線進(jìn)行傳輸，而可提升長距離傳輸時的信號質(zhì)量與效果， 又因轉(zhuǎn)接盒具有體積小的特性，即可具有方便攜帶、可配合場地變還牽線位置的優(yōu)點(diǎn)。但本 方案只考慮了信號的單向轉(zhuǎn)換，并沒有利用到HDMI方式的好處。而且本方案也沒有考慮到如何減小在信號轉(zhuǎn)換中的誤碼，對傳輸質(zhì)量必然會有很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的HDMI電纜的連接距離不長，現(xiàn)有的各種延長連接的 方式存在傳輸質(zhì)量不高、傳輸距離有限的等的技術(shù)問題，提供一種傳輸質(zhì)量好、傳輸距離長 的技術(shù)方案。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的 一種用單根以太網(wǎng)電纜延 展HDMI和/或DVI接口連接長距離的方法，包括視頻源和顯示器，視頻源和顯示器上均設(shè)有 HDMI和/或DVI接口 ，其特征在于所述的方法是通過發(fā)送器將原始的直流耦合CML視頻信號轉(zhuǎn) 換成交流耦合差分信號，通過以太網(wǎng)電纜傳輸后，再通過接收器將交流耦合差分信號轉(zhuǎn)換回 原始CML信號，并通過共模信號轉(zhuǎn)送控制信號。以太網(wǎng)電纜的傳輸長度比HDMI和DVI電纜要長 得多，但其只能對交流耦合差分信號進(jìn)行傳輸，所以將原始的直流耦合CML視頻信號轉(zhuǎn)換成 交流耦合差分信號，經(jīng)過長距離的傳輸后，再將交流耦合差分信號轉(zhuǎn)換回原始CML信號，再 將信號通過HDMI和DVI電纜傳輸給顯示器。
作為優(yōu)選，所述的發(fā)送器設(shè)有寬帶阻抗匹配變壓器，它可以將直流耦合CML視頻信號轉(zhuǎn) 換成交流耦合差分信號。
作為優(yōu)選，所述的接收器設(shè)有寬帶阻抗匹配變壓器，它可以將交流耦合差分信號轉(zhuǎn)換回 原始CML信號。
作為優(yōu)選，所述的發(fā)送器端的共模式信號是用寬帶阻抗匹配變壓器的中心抽頭來實(shí)現(xiàn)。 作為優(yōu)選，所述的接收器端的控制信號的檢測和共模信號由寬帶阻抗匹配變壓器的中心 抽頭來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的帶來的有益效果是，通過單根以太網(wǎng)電纜來發(fā)送這些信號是非常困難的。這項(xiàng) 發(fā)明提出了一種通過單根以太網(wǎng)電纜來延展HDMI信號的儀器。本發(fā)明可以通過單根非屏蔽或 屏蔽以太網(wǎng)電纜延展1080p視頻超過150英尺，或可靠地延展1080i視頻超過200英尺，并支持 HDCP功能。
因此，本發(fā)明具有傳輸距離長、傳輸質(zhì)量好、價格低廉等特點(diǎn)。


附圖l是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是本發(fā)明的發(fā)送器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是本發(fā)明的CML時鐘信號轉(zhuǎn)換成作為RJ45差分視頻信號的交流電耦合差分時鐘信號 的電路示意附圖4是本發(fā)明的CML差分視頻信號轉(zhuǎn)換成RJ45差分信號的電路示意圖； 附圖5是本發(fā)明的CML差分視頻信號轉(zhuǎn)換成RJ45差分信號電路示意圖； 附圖6是本發(fā)明的CML差分視頻信號轉(zhuǎn)換成RJ45差分信號的電路示意圖； 附圖7是本發(fā)明的接收器的主要功能示意附圖8是本發(fā)明的RJ45差分時鐘信號轉(zhuǎn)換成CML差分時鐘信號的電路示意圖； 附圖9是本發(fā)明的電源從視頻信號分離出來而得以從發(fā)送器供電的電路示意圖； 附圖10是本發(fā)明的RJ45差分視頻信號轉(zhuǎn)換成CML差分視頻信號的電路示意圖； 附圖11是本發(fā)明的RJ45差分視頻信號轉(zhuǎn)換成CML差分視頻信號的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實(shí)施例在圖l中，視頻源101連接到HDMI或DVI接口102作為一個視頻輸出端口。通常
情況下，視頻源101是一個DVD播放機(jī)，HD DVD播放器，藍(lán)光DVD播放器，有線電視機(jī)頂盒，
衛(wèi)星電視機(jī)頂盒或電腦。
視頻源101的輸出端口102與發(fā)送器105的輸入端口104之間配備適當(dāng)?shù)碾娎|103。通常情
況下，適當(dāng)?shù)碾娎|103是一根HDMI電纜，DVI電纜，HDMI至DVI轉(zhuǎn)接電纜，或DVI至HDMI轉(zhuǎn)接電纜。
本發(fā)明中的發(fā)送器105包括驅(qū)動器和信號轉(zhuǎn)換器，它們用來實(shí)現(xiàn)通過UTP電纜107傳輸和 接收數(shù)字視頻和控制信號。通常情況下，它有一個HDMI或DVI (取決于所針對的應(yīng)用)接口 104，作為視頻和控制信號的輸入端口，和一個或兩個RJ45的UTP接口106，作為視頻和控制信 號的輸出端口。
UTP電纜107 ，通常情況下，是一根5類，6類或其他特殊UTP電纜。
基于本發(fā)明的接收器109包括驅(qū)動器和信號轉(zhuǎn)換器，它們用來實(shí)現(xiàn)通過UTP電纜107傳輸 和接收數(shù)字視頻和控制信號。通常情況下，接收器109有一個或兩個RJ45的UTP接口108，作 為視頻和控制信號的輸入端口，和一個HDMI或DVI (取決于所針對的應(yīng)用113)接口IIO，作 為視頻和控制信號的輸出端口 。
顯示器113的輸入端口112與接收器109的輸出端口110之間配備適當(dāng)?shù)碾娎|111。通常情 況下，電纜111是一根HDMI電纜，DVI電纜，HDMI至DVI轉(zhuǎn)接電纜，或DVI至HDMI轉(zhuǎn)接電纜。顯示器113是為了顯示應(yīng)用的內(nèi)容，如視頻。通常情況下，顯示器是一個高清晰度電視 ，包括液晶電視，等離子電視，DLP電視，或電腦顯示器，包括液晶顯示器和其它平板顯示 器。
在圖2中，模型200描繪發(fā)送器的主要功能塊，此乃圖1中發(fā)送器103的一種具體實(shí)現(xiàn)。
HDMI接口201用來連接電纜，如圖l中的HDMI或DVI電纜102。直流耦合差分視頻信號就 是通過HDMI或DVI電纜接收的。
HDMI包含三對數(shù)字視頻信號， 一對高速時鐘信號，和三個控制信號。從HDMI接口收到的 數(shù)字視頻信號是data—0+/-， data—和data—+/-。高速差分時鐘信號是(^1(+/-。而與本 發(fā)明中發(fā)送器有關(guān)的控制信號是SDA和SCL 。
203乃TMDS (Transition Minimized Differential Signaling最小過渡差分信號)均衡 器和CML (Current Mode Logic電流模式邏輯)驅(qū)動器的具體實(shí)現(xiàn)，它處理自接口201收到 的直流耦合差分視頻信號，如data—0+/-， data—1+/-和data—+/-，并將其轉(zhuǎn)換成CML差分視 頻信號，既TMDS—D0+/-， TMDS—D1+/-和TMDS—D2+/- 。 CML到差分轉(zhuǎn)換器和多路復(fù)用器/分離 器204將CML差分視頻信號，TMDS—D0+/-， TMDS—D1+A和TMDS—D2+/-，轉(zhuǎn)換為交流耦合差分信號 ，RJ45—D0+/-， RJ45—D1+/- RJ45—D2+/-。它還在微控制器202的監(jiān)控下使用共模信號轉(zhuǎn)送三 個控制信號，如圖6中的SCL—Tx和圖5中的SDA—Tx， SDA—Rx。共模式信號是用寬帶阻抗匹配變 壓器的中心抽頭來實(shí)現(xiàn)。
微控制器202從HDMI或DVI接口201選擇控制信號，并使多路復(fù)用器204將其所選控制信 號與交流耦合差分信號之一實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。
圖3就是一個處理從CML差分時鐘信號，TMDS—CLK+/-，至I」RJ45UTP差分時鐘信號， RJ45—(]1^+/-，轉(zhuǎn)換的電路例子。這對RJ45 UTP差分時鐘信號，在圖l中的發(fā)送器105與接收器 109之間建立起參考地。
圖4中的電路說明電源與一對差分信號，TMDS—D2+/-，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用并為圖l中的接收 器109供電。Vout的電壓遠(yuǎn)高于接收器所需的電壓，這樣可以減小流過電纜的電流，從而降 低電纜上的功率損耗和電壓降。這可以用一個簡單的充電泵或DC-DC轉(zhuǎn)換器完成。這圖也描 述了CML轉(zhuǎn)換器/多路復(fù)用器204的具體實(shí)現(xiàn)電路，該電路把視頻信號TMDS—D2+/-轉(zhuǎn)換為差分 視頻信號，RJ45—D2+/-。
圖5展示了用來把CML差分視頻信號，TMDS—D0+/-，轉(zhuǎn)換成交流耦合差分信號，RJ45—D0+/-， 的電路。它將收到的控制信號之一，SDA—Rx，從多路復(fù)用中分離出來。在圖1中，SDA—Rx是由 接收器109發(fā)送到發(fā)送器105。交流耦合的差分信號利用寬帶阻抗匹配變壓器來實(shí)現(xiàn)?？刂菩盘?，SDA—Tx，亦是在SDA—Multiplex開關(guān)的控制之下與差分信號實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。SDA—Tx和 SDA—Rx工作在半雙工模式。
如圖6所示，該電路把視頻差分信號，TMDS—Dl+/-，轉(zhuǎn)換成交流耦合差分信號， RJ45—Dl+/-，并將這對差分信號與控制信號之一，SCL—Tx，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。交流耦合的差分 信號是靠使用寬帶阻抗匹配變壓器來實(shí)現(xiàn)。
在圖7中，模型300描繪接收器的主要功能塊，此乃圖1中接收器109的一種具體實(shí)現(xiàn)。
RJ45 UTP連接器301從發(fā)送器接收信號。收到的信號，包括三對與所選控制信號多路復(fù) 用的RJ45差分視頻信號和一對高速RJ45差分時鐘信號。該直流耦合的數(shù)字視頻信號的傳輸使 用非屏蔽或屏蔽的以太網(wǎng)5類，5e類，6類或類似的四對雙絞線電纜。
差分到CML轉(zhuǎn)換器和多路復(fù)用器/分離器302將RJ45差分視頻信號，如RJ45—D0+/-， RJ45—D1+/-和RJ45—D2+/-，轉(zhuǎn)換為CML視頻信號，如TMDS—D0+/-， TMDS—D1+/-禾H TMDS—D2+/-。 它還使用共模信號把控制信號，如圖10中的SCL—Rx和圖ll中的SDA—Rx，SDA—Tx，分離出來。 收到的控制信號為發(fā)送器105所發(fā)送。
304乃TMDS均衡器和CML驅(qū)動器的具體實(shí)現(xiàn)，它將直流耦合數(shù)字視頻信號，既 TMDS—DCH/-， TMDS—D1+/-禾口TMDS—D2+/-，轉(zhuǎn)換回HMDI或DVI差分視頻信號，如data—0+/-， data—1+/-禾口data—+/- 。
控制信號SCL—Rx， SDA—Rx/Tx隨后被微控制器303通過HMDI或DVI接口305經(jīng)由HMDI或DVI 電纜送至顯示器，該顯示器乃圖1中顯示器113的具體實(shí)現(xiàn)。
HDMI接口305通過圖1中的HDMI或DVI電纜102接到目標(biāo)應(yīng)用顯示，如圖1中的顯示器103。
圖8描繪用來把RJ45UTP差分時鐘信號轉(zhuǎn)換為CML時鐘信號的電路；該信號用來實(shí)現(xiàn)接收 器和發(fā)送器之間的同步。圖1中的發(fā)送器105與接收器109之間的參考地得以重新建立。
圖9說明用來將電源從差分視頻信號分離出來而得以由發(fā)送器供電的電路。可用一個簡 單的線性穩(wěn)壓器或DC-DC轉(zhuǎn)換器將Vin轉(zhuǎn)換到所需的電壓。
圖9也說明用來由收到的RJ45差分視頻信號，RJ45—D2+/-，生成數(shù)字差分視頻信號 ，TMDS—D2+/-，的電路.
圖10說明用來由收到的RJ45差分視頻信號，RJ45—Dl+/-，生成數(shù)字差分視頻信號， TMDS—Dl+/-，的電路?？刂菩盘?，SCL—Rx，的檢測及共模信號是利用寬帶阻抗匹配變壓器的 中心抽頭來實(shí)現(xiàn)的。
圖11說明用來由收到的RJ45差分視頻信號，RJ45—D0+/-，生成數(shù)字差分視頻信號， TMDS—D0+/-，的電路。在圖7中，在微控制器303控制之下，控制信號，SDA—Tx，經(jīng)多路復(fù)用加入RJ45—D0+/-中并送回圖1中發(fā)送器105，而SDA—Rx從RJ45—D0+/-分離出來。
所以本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接口連接長距離，在不會降低視 頻質(zhì)量的情況下達(dá)到延長電纜距離的目的。并且價格低、使用方便。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接口連接長距離的方法，包括視頻源和顯示器，視頻源和顯示器上均設(shè)有HDMI和/或DVI接口，其特征在于所述的方法是通過發(fā)送器將原始的直流耦合CML視頻信號轉(zhuǎn)換成交流耦合差分信號，通過以太網(wǎng)電纜傳輸后，再通過接收器將交流耦合差分信號轉(zhuǎn)換回原始CML信號，并通過共模信號轉(zhuǎn)送控制信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接口連 接長距離的方法，其特征在于所述的發(fā)送器設(shè)有寬帶阻抗匹配變壓器，它可以將直流耦合 CML視頻信號轉(zhuǎn)換成交流耦合差分信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接 口連接長距離的方法，其特征在于所述的接收器設(shè)有寬帶阻抗匹配變壓器，它可以將交流耦 合差分信號轉(zhuǎn)換回原始CML信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接 口連接長距離的方法，其特征在于所述的發(fā)送器端的共模式信號是用寬帶阻抗匹配變壓器的 中心抽頭來實(shí)現(xiàn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接口連 接長距離的方法，其特征在于所述的發(fā)送器端的共模式信號是用寬帶阻抗匹配變壓 器的中心 抽頭來實(shí)現(xiàn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接 口連接長距離的方法，其特征在于所述的接收器端的控制信號的檢測和共模信號由寬帶阻抗 匹配變壓器的中心抽頭來實(shí)現(xiàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接口連 接長距離的方法，其特征在于所述的其特征在于所述的接收器端的控制信號的檢測和共模信 號由寬帶阻抗匹配變壓器的中心抽頭來實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接口連 接長距離的方法，其特征在于所述的接收器端的控制信號的檢測和共模信號由寬帶阻抗匹配 變壓器的中心抽頭來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種HDMI和/或DVI接口連接長距離的方法，尤其是涉及一種用單根以太網(wǎng)電纜延展HDMI和/或DVI接口連接長距離的方法。包括視頻源和顯示器，視頻源和顯示器上均設(shè)有HDMI和/或DVI接口，其特征在于所述的方法是通過發(fā)送器將原始的直流耦合CML視頻信號轉(zhuǎn)換成交流耦合差分信號，通過以太網(wǎng)電纜傳輸后，再通過接收器將交流耦合差分信號轉(zhuǎn)換回原始CML信號，并通過共模信號轉(zhuǎn)送控制信號。以太網(wǎng)電纜的傳輸長度比HDMI和DVI電纜要長得多，但其只能對交流耦合差分信號進(jìn)行傳輸，所以將原始的直流耦合CML視頻信號轉(zhuǎn)換成交流耦合差分信號，經(jīng)過長距離的傳輸后，再將交流耦合差分信號轉(zhuǎn)換回原始CML信號，再將信號通過HDMI和DVI電纜傳輸給顯示器。因此，本發(fā)明具有傳輸距離長、傳輸質(zhì)量好、價格低廉等特點(diǎn)。
文檔編號H04N7/24GK101426120SQ20081030511
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者李長榮 申請人:寧波奧科電子技術(shù)有限公司