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MHL (移動(dòng)高清連接技術(shù)) 發(fā)送端靜噪對(duì)策

發(fā)布時(shí)間:2012-06-15

導(dǎo)言:隨著數(shù)字電視和智能手機(jī)的普及,消費(fèi)者對(duì)于隨時(shí)隨地傳送數(shù)字高清內(nèi)容到個(gè)人移動(dòng)設(shè)備上的需求與日遞增,MHL(移動(dòng)高清連接技術(shù))以一對(duì)信號(hào)線完成2.25Gbps的音頻/視頻數(shù)據(jù)的傳輸,將成為未來(lái)影音接口主流。但為了消除便攜式設(shè)備配備的無(wú)線系統(tǒng)中的電磁干擾,各接口需要適宜地進(jìn)行靜噪處理。本文就MHL發(fā)送端靜噪處理的最佳方案進(jìn)行解說(shuō)。

MHL (Mobile High-Definition Link移動(dòng)高清連接技術(shù))是Silicon Image, Inc.所研發(fā)出來(lái)的連接便攜式消費(fèi)電子裝置的影音標(biāo)準(zhǔn)接口,MHL 僅使用一對(duì)信號(hào)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(shí),由接收端向發(fā)送端(源設(shè)備:便攜式消費(fèi)電子裝置等)提供電源用于充電;
(2)由于傳送所需的信號(hào)線較少,無(wú)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。

隨著數(shù)字電視以及智能手機(jī)等便攜式設(shè)備的普及與推廣,消費(fèi)者對(duì)于隨時(shí)隨地傳送數(shù)字高清內(nèi)容到個(gè)人移動(dòng)設(shè)備上的需求與日遞增,MHL將會(huì)是未來(lái)主流。另一方面,由于近年來(lái),便攜式設(shè)備上配備的無(wú)線系統(tǒng)越來(lái)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(wèn)題。為了消除這些電磁干擾,各接口需要適宜地進(jìn)行靜噪處理。本文將就MHL發(fā)送端靜噪處理的最佳方案進(jìn)行說(shuō)明。

差分傳輸信號(hào)線靜噪濾波器的選擇方法通過(guò)濾波器來(lái)消除差分傳輸信號(hào)線所產(chǎn)生的噪聲的同時(shí),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(hào)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(duì)于差分信號(hào)不產(chǎn)生任何阻抗,但對(duì)于共模信號(hào)是一個(gè)很大的阻抗,可對(duì)過(guò)大的共模干擾電流進(jìn)行有效抑制。

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

MHL信號(hào)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(kāi)始測(cè)量MHL信號(hào)線產(chǎn)生的輻射噪聲。MHL使用效果圖如圖1所示,測(cè)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(shí)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(cè)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1: MHL使用效果圖

圖2: MHL使用效果圖
                                                           圖2: MHL使用效果圖

接下來(lái),MHL信號(hào)波形的測(cè)量結(jié)果如圖3所示。圖3中顯示的是MHL信號(hào)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(hào)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(hào)波形的測(cè)量結(jié)果
                                         圖3: MHL信號(hào)波形的測(cè)量結(jié)果

接下來(lái)讓我們考察一下哪種成分將對(duì)輻射噪聲產(chǎn)生影響。
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圖4顯示的是差分信號(hào)的電流方向和磁場(chǎng)的關(guān)系。從圖4我們可以看出,當(dāng)差分傳輸信號(hào)線內(nèi)的信號(hào)流為理想的差模時(shí),1對(duì)信號(hào)線內(nèi)的電流方向相反,且大小相等,產(chǎn)生的磁場(chǎng)被消除,不易產(chǎn)生輻射噪聲。另一方面,差分傳輸信號(hào)線內(nèi)的信號(hào)流為共模的情況下,磁通量互相增強(qiáng),極易產(chǎn)生輻射噪聲。

        圖4: 差分信號(hào)的電流方向和磁場(chǎng)
                                                 圖4: 差分信號(hào)的電流方向和磁場(chǎng)

所以,作為靜噪的主要技術(shù)手段,使用共模扼流線圈來(lái)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,需要設(shè)置共模扼流線圈的共模阻抗。

使用共模扼流線圈時(shí)的靜噪效果及信號(hào)波形評(píng)測(cè)圖5顯示的MHL信號(hào)線使用各種共模扼流線圈時(shí)的輻射噪聲/信號(hào)波形評(píng)測(cè)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(qǐng)參考圖6) 來(lái)進(jìn)行測(cè)量。


                        圖5: MHL信號(hào)線使用各種共模扼流線圈時(shí)的輻射噪聲/信號(hào)波形評(píng)測(cè)結(jié)果

                                           
                                                                               共模阻抗 Zc[page]
                                          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)

根據(jù)輻射噪聲評(píng)測(cè)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(guò)來(lái)使用阻抗較低的共模扼流線圈時(shí),雖然可以減輕對(duì)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(duì)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(shí),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(jiàn)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(cè)量頻率30MHz~1GHz的整個(gè)頻率范圍內(nèi),獲得了非常高的靜噪效果。同時(shí)對(duì)于信號(hào)波形質(zhì)量,經(jīng)確認(rèn)對(duì)規(guī)格沒(méi)有影響

                                                             DLP11RN450UL2
                                                                  DLP11RN450UL2

                                                                        圖7: 外觀圖

總結(jié)使用滿足上述選擇要點(diǎn)的共模扼流線圈,可以維持信號(hào)波形質(zhì)量的同時(shí),有效抑制輻射噪聲。今后,村田制作所將繼續(xù)開(kāi)展靜噪對(duì)策方面的研究,即將開(kāi)始普及的MHL將會(huì)是未來(lái)主流,村田制作所致力于提供最佳的靜噪解決方案。

*1 HDMI的連接器管腳數(shù): 19個(gè)管腳, MHL: 5個(gè)管腳

*2 支持 USB功能。對(duì)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(qǐng)參考MHL Specification。
 

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