【干货分享】HDMI2.1的降噪措施

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1. 前言

HDMI是一种差动数字接口,为传输数字影像与语音而设计,主要运用于AV市场。HDMI2.1对传统的HDMI2.0进行了扩展,速度是以前的两倍。

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Enhance picture quality

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Background

HDMI2.1的最大数据传输量是传统HDMI2.0的大约2.7倍,而每个通道的最大信号传输速度则高达2倍。

此外,HDMI2.0由3条数据线和时钟线构成,而HDMI2.1没有时钟线,数据线则增加到4个通道。

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这样,HDMI2.1可比传统HDMI2.0的信号传输更高速,因此在采取降噪措施时,需要注意不要损坏信号质量。

HDMI通信可能会存在以下两种噪声问题。

辐射噪声①:HDMI产生的噪声在设备内部干扰Wi-Fi天线,导致Wi-Fi通信灵敏度降低 (内部系统EMC)

辐射噪声②:HDMI设备或电缆产生噪声 (辐射)

此处我们将着重就辐射噪声①的内部系统EMC来研究降噪措施。

降噪措施

2. HDMI2.1的降噪措施

如将普通的噪声滤波器用于类似HDMI的高速差动信号线,则会造成信号质量变差,从而导致无法很好地传输信号,因此最好使用共模扼流圈(CMCC)。由于HDMI的信号速度快,因此请选择更适合高速信号的CMCC。

将CMCC安装在HDMI的Source一侧IC输出管脚附近和Sink一侧连接器附近。可通过安装在Source一侧IC附近的CMCC来抑制由Source一侧的Transmission IC产生的共模噪声,从而防止共模噪声传播至Sink一侧。

可通过Sink一侧的CMCC来抑制由Sink设备的HDMI信号线产生的共模噪声,从而防止共模噪声耦合到Wi-Fi天线。

HDMI2.1的降噪措施

HDMI2.1降噪建议使用CMCC

DLM0NSB120HY2

DLM0NSB120HY2
DLM0QSB120HY2
(共模阻抗高,具有良好的降噪效果)

DLM0QSB120HY2
NFG0QHB542HS2
(对信号的影响极小)

NFG0QHB542HS2

内部系统EMC措施

首先,通过HDMI通信确认了对Wi-Fi造成的影响程度。 开始HDMI2.1通信后,确认了Wi-Fi的接收灵敏度在2.4GHz频段、5GHz频段下降了6-10dB。如果确认实际侵入Wi-Fi的噪声,会发现2.4GHz频段和5GHz频段重叠。

  • Wi-Fi Receiver sensitivity
Wi-Fi Receiver sensitivity

Evaluation of Intra-EMC

安装CMCC(DLM0NSB120HY2)可改善3-4dB。

  • Wi-Fi Receiver sensitivity
Wi-Fi Receiver sensitivity

3. 辐射噪音的降噪措施

接下来对辐射噪音的降噪措施进行了调查。

首先,确认了HDMI2.0和HDMI2.1的噪声谱之间所存在的差异程度。

  • 传统HDMI2.0的辐射噪声

          →在1GHz~3GHz的频段中产生broad噪声

  • HDMI2.1的辐射噪声

         →在1GHz~6GHz的频段中产生噪声

可知HDMI2.1产生噪声的频率更高。

频率

CMCC的辐射噪声降噪措施结果

在Source一侧安装CMCC(DLM0NSB120HY2)可消除HDMI2.1的噪声。

另外,虽然使用CMCC后还会存在残留的辐射噪声,但这多数是另外搭载在Source一侧设备电路板上的DRAM产生的辐射噪声。

HDMI2.1的噪声

对信号质量的影响确认

HDMI2.1眼图遮罩测试显示,CMCC使用前后的信号波形相同。

HDMI2.1眼图遮罩测试显示

使用CMCC,AC共模噪声下降了47%。

使用CMCC,AC共模噪声下降了47%

4. 总结

Wi-Fi 接收灵敏度下降措施
HDMI2.1通信时存在Wi-Fi接收灵敏度下降的问题,但使用CMCC后得以改善。

辐射噪声降噪措施(噪声发射改善措施)
HDMI2.1会在1GHz到6GHz的范围内产生辐射噪声,但使用CMCC后得以改善。

对信号波形的影响
即使安装了CMCC,也未对眼图遮罩测试产生影响。
使用CMCC后,AC共模电压得以降低。

本次介绍的CMCC

HDMI2.1降噪建议使用CMCC

DLM0NSB120HY2

DLM0NSB120HY2
DLM0QSB120HY2
(共模阻抗高,具有良好的降噪效果)

DLM0QSB120HY2
NFG0QHB542HS2
(对信号的影响极小)

NFG0QHB542HS2

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