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MHL (移動高清連接技術(shù)) 發(fā)送端靜噪對策

發(fā)布時間：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(移動高清連接技術(shù))以一對信號線完成2.25Gbps的音頻/視頻數(shù)據(jù)的傳輸，將成為未來影音接口主流。但為了消除便攜式設(shè)備配備的無線系統(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。

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，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。

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(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(jìn)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

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。
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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，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的靜噪效果及信號波形評測圖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(jìn)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[page]

                                                                   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(rèn)對規(guī)格沒有影響


                                                                  DLP11RN450UL2

                                                                        圖7: 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，村田制作所將繼續(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，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。