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解决方案
说到影像接口,HDMI和DisplayPort是最具代表性的存在。很多人都有亲手插入这些连接器,将电脑与显示屏连接的经验。如果是自己家用的电脑,很多时候插好之后就会「一直保持原样」,不会再动。
但根据用途不同,有的时候必须反复进行插拔的连接动作。例如在工厂生产线上对装载显示器的设备进行检测时,工作人员往往需要将影像接口的连接器插入正在生产线上流动的显示器设备,检测完成后需要拔掉连接器,再插入并连接到到下一台设备;相同的工作一天需要反复进行很多次。这样一来,不光是工作量本身就非常大,并且频繁的插拔动作会增加连接器损坏的风险。
此外,汽车上的显示器(选装配置)也是需要反复进行影像接口连接的應用应用之一。孩子们也经常会将智能手机或游戏掌机等便携设备通过HDMI等影像接口进行连接。此时,如果影像接口用连接器外露,就可能会不小心洒到水或果汁,导致连接故障。
但根据用途不同,有的时候必须反复进行插拔的连接动作。例如在工厂生产线上对装载显示器的设备进行检测时,工作人员往往需要将影像接口的连接器插入正在生产线上流动的显示器设备,检测完成后需要拔掉连接器,再插入并连接到到下一台设备;相同的工作一天需要反复进行很多次。这样一来,不光是工作量本身就非常大,并且频繁的插拔动作会增加连接器损坏的风险。
此外,汽车上的显示器(选装配置)也是需要反复进行影像接口连接的應用应用之一。孩子们也经常会将智能手机或游戏掌机等便携设备通过HDMI等影像接口进行连接。此时,如果影像接口用连接器外露,就可能会不小心洒到水或果汁,导致连接故障。
以毫米波传输HDMI信号
以解决这些问题为主要目的,我司开发了将电脑与显示器连接的影像接口无线化的装置--「非接触式显示适配器」(图1)。影像接口的无线传输将通过60GHz频段的毫米波通信来实现。
开发的装置由传送单元(Tx unit)和接收单元(Rx unit)组成(图2)。影像接口支持HDMI,传送单元的输入和接收单元的输出都是HDMI。
使用方法非常简单。每个单元都有突起和对应的孔,只需将两个单元的突起对接,使传送单元和接收单元重叠并对准位置,就能开始影像信号的无线传输(图3);完全不需要物理上插入连接器的操作。
此外,非接触式显示适配器还装载了无线供电(WPT:Wireless Power Transfer)功能,可为接收单元提供电力。如前所述,只需将两个突起对接,就会先启动无线供电,随后便能实现影像接口的无线传输。也就是说接收单元这一侧不需要接入电源连接器。
因此,利用非接触式显示适配器,使用者可以获得两大优势。其一,是能改善连接器插拔作业的次数。虽然每次插拔影像接口连接器所花费的时间并不长,但如果插拔次数太多,总共花费的时间便不可忽视。如果能省下这些时间,就可以大幅提高工作效率。就像应用于开头所提到过的显示器设备的检测流程等场合时,能带来非常大的效益。
另一个优势是可以防止连接器的损耗。只要能将影像接口无线化,自然就不再需要物理上对连接器进行连接;便可以有效防止连接器的物理损耗。
除此之外,还能获得一个优势,那就是可以实现传送单元和接收单元之间的电气绝缘。根据影像接口的应用需求不同,有些情况下需要将影像信号的传送端和接收端进行电气绝缘,以确保较高的安全性。使用这次开发的装置,就能满足这一需求。

图1 无线传输影像接口的「非接触式显示适配器」
开发的装置由传送单元(Tx unit)和接收单元(Rx unit)组成(图2)。影像接口支持HDMI,传送单元的输入和接收单元的输出都是HDMI。

图2 非接触式显示适配器的传送单元与接收单元
使用方法非常简单。每个单元都有突起和对应的孔,只需将两个单元的突起对接,使传送单元和接收单元重叠并对准位置,就能开始影像信号的无线传输(图3);完全不需要物理上插入连接器的操作。

图3 可轻松对齐位置
此外,非接触式显示适配器还装载了无线供电(WPT:Wireless Power Transfer)功能,可为接收单元提供电力。如前所述,只需将两个突起对接,就会先启动无线供电,随后便能实现影像接口的无线传输。也就是说接收单元这一侧不需要接入电源连接器。
因此,利用非接触式显示适配器,使用者可以获得两大优势。其一,是能改善连接器插拔作业的次数。虽然每次插拔影像接口连接器所花费的时间并不长,但如果插拔次数太多,总共花费的时间便不可忽视。如果能省下这些时间,就可以大幅提高工作效率。就像应用于开头所提到过的显示器设备的检测流程等场合时,能带来非常大的效益。
另一个优势是可以防止连接器的损耗。只要能将影像接口无线化,自然就不再需要物理上对连接器进行连接;便可以有效防止连接器的物理损耗。
除此之外,还能获得一个优势,那就是可以实现传送单元和接收单元之间的电气绝缘。根据影像接口的应用需求不同,有些情况下需要将影像信号的传送端和接收端进行电气绝缘,以确保较高的安全性。使用这次开发的装置,就能满足这一需求。
采用易于无线化的接口
在此次开发的非接触式显示适配器中,我们采用了支持我司独有的影像接口规格--「V-by-One HS II」的SerDes晶片组「THCV333-Q/THCV334-Q」。为什么选择了支持V-by-One HS II的晶片组呢?在解释原因前,我们先来说明一下整个无线传输系统中影像信号的流程(图4)。
另一方面,接收单元将信号以完全相反的顺序转回为影像信号(HDMI信号),再输入到显示器。具体来说,是从接收毫米波信号的SAM3中提取V-by-One HS II信号,通过解串器IC「THCV334-Q」转换为LVDS信号,再通过「THC63LVDF84C」转换为并行信号,最后使用转换器转回影像信号(HDMI信号)。
V-by-One HS II的最大优势在于其传输方式。具体说明如下:V-by-One HS II设有前向信道(从传送回路到接收回路)和反向信道(从接收回路到传送回路)。在前向信道中,影像信号以及嵌入其中的控制信号作为数据包一起传送;而在反向信道中,只传送控制信号。THCV333-Q和THCV334-Q晶片组能通过寄存器设置选择,选择将这两种信号重叠并以双向/少配线方式传送,或将其分开并以单向/独立配线方式传送。由于可以轻松设置为单向通信,这使其非常适合用于无线传输(光传输)。实际上,在这次开发的非接触式显示适配器中,我们准备了4个毫米波通信模组SAM3,并利用两个模组分别构建了前向信道和反向信道。
顺便说一下,本公司现有的技术使用的是以「V-by-One HS」为基础的主链路、而控制信号则使用与主链路不同的子链路,这样就构成了两个传输信道。其中主链路是单向通信,而子链路则是双向通信,因此并不适用于无线传输(光传输)。也就是说,这次通过采用V-by-One HS II的THCV333-Q/THCV334-Q,我们可以比较轻松地实现HDMI的无线传输。

图4 影像信号在传送单元和接收单元的流程
首先,在传送单元中,将从电脑输出的影像信号(HDMI信号)在转换器中转换为并行信号,然后在「THC63LVDM83D」中转换为LVDS信号。接着通过串行器IC「THCV333-Q」将信号转换为V-by-One HS II信号,并经由毫米波通信模组「SAM3」进行无线传输,传送至接收单元。另一方面,接收单元将信号以完全相反的顺序转回为影像信号(HDMI信号),再输入到显示器。具体来说,是从接收毫米波信号的SAM3中提取V-by-One HS II信号,通过解串器IC「THCV334-Q」转换为LVDS信号,再通过「THC63LVDF84C」转换为并行信号,最后使用转换器转回影像信号(HDMI信号)。
V-by-One HS II的最大优势在于其传输方式。具体说明如下:V-by-One HS II设有前向信道(从传送回路到接收回路)和反向信道(从接收回路到传送回路)。在前向信道中,影像信号以及嵌入其中的控制信号作为数据包一起传送;而在反向信道中,只传送控制信号。THCV333-Q和THCV334-Q晶片组能通过寄存器设置选择,选择将这两种信号重叠并以双向/少配线方式传送,或将其分开并以单向/独立配线方式传送。由于可以轻松设置为单向通信,这使其非常适合用于无线传输(光传输)。实际上,在这次开发的非接触式显示适配器中,我们准备了4个毫米波通信模组SAM3,并利用两个模组分别构建了前向信道和反向信道。
顺便说一下,本公司现有的技术使用的是以「V-by-One HS」为基础的主链路、而控制信号则使用与主链路不同的子链路,这样就构成了两个传输信道。其中主链路是单向通信,而子链路则是双向通信,因此并不适用于无线传输(光传输)。也就是说,这次通过采用V-by-One HS II的THCV333-Q/THCV334-Q,我们可以比较轻松地实现HDMI的无线传输。
有效利用反向信道
毫米波通信模组SAM3是韩国SENSORVIEW公司的产品。其内部包含了STMicroelectronics的毫米波通信收发器IC「ST60A2」、以及SENSORVIEW自行开发的块状天线等组件。
而无线供电则采用了B&PLUS的无线供电模组。最大可供应的电力为10W。反向信道用于传送信号以告知无线供电的传送线圈和接收线圈之间是否已建立电力交换。如果对应的接收线圈不存在,还继续从传送线圈输送电力就会导致大量的电力损失。为了防止这种情况,当接收单元未通过反向信道回传信号时,无线供电就会停止,以减少电力损失和防止发热。
以上
而无线供电则采用了B&PLUS的无线供电模组。最大可供应的电力为10W。反向信道用于传送信号以告知无线供电的传送线圈和接收线圈之间是否已建立电力交换。如果对应的接收线圈不存在,还继续从传送线圈输送电力就会导致大量的电力损失。为了防止这种情况,当接收单元未通过反向信道回传信号时,无线供电就会停止,以减少电力损失和防止发热。
以上