移动高清连接技术发送端静噪对策

中心议题：
  差分传输信号线静噪滤波器的选择方法
  MHL信号线产生的辐射噪声
  移动高清连接技术发送端静噪对策
   解决方案：
  使用共模扼流线圈
   
前言

MHL (Mobile High-Definition Link移动高清连接技术)是Silicon Image, Inc.所研发出来的连接便携式消费电子装置的影音标准接口，MHL 仅使用一对信号线就可以完成音频/视频数据的传输（MHL的数据传输速率为2.25Gbps）。此外，MHL技术还具有以下功能：

（1）MHL将高清影像以及数字音频传送至MHL接收端（接收设备：HDTV等）的同时，由接收端向发送端（源设备：便携式消费电子装置等）提供电源用于充电；
（2）由于传送所需的信号线较少*1，无需在设备上准备如HDMI这样的专用接口，有效减少了源设备上的接口数目*2。

随着数字电视以及智能手机等便携式设备的普及与推广，消费者对于随时随地传送数字高清内容到个人移动设备上的需求与日递增，MHL将会是未来主流。另一方面，由于近年来，便携式设备上配备的无线系统越来越多，如GPS、W-LAN、3G等，与这些系统形成的电磁干扰已成为我们所不得不面临的重大问题。为了消除这些电磁干扰，各接口需要适宜地进行静噪处理。本文将就MHL发送端静噪处理的最佳方案进行说明。

差分传输信号线静噪滤波器的选择方法

通过滤波器来消除差分传输信号线所产生的噪声的同时，需要选择具有高效静噪性能，且不影响波形质量的滤波器。在差分传输信号线静噪处理中，使用共模扼流线圈将更加有效。共模扼流线圈对于差分信号不产生任何阻抗，但对于共模信号是一个很大的阻抗，可对过大的共模干扰电流进行有效抑制。

这次，我们将使用实际配备了MHL的便携式终端 (以下简称EUT) ，通过观察MHL信号线产生的辐射噪声和传输的波形质量，来共同见证共模扼流线圈的高效性能。

MHL信号线产生的辐射噪声

用MHL 适配器电缆连接EUT和液晶电视，开始测量MHL信号线产生的辐射噪声。MHL使用效果图如图1所示，测量结果如图2所示。由于目前支持MHL的接收设备还未实现产品化，因此我们使用适配器电缆将MHL输出转换成HDMI。根据测量结果，我们可以清晰地看到30MHz～1GHz范围内，产生了约75MHz间隔的高辐射噪声。
   
图1：MHL使用效果图

图2：MHL使用效果图
   


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接下来，MHL信号波形的测量结果如图3所示。图3中显示的是MHL信号的差模成分和共模成分。从图3我们可以清晰地看到MHL信号中不仅存在差模成分 (差分波形) ，还存在着共模成分。
   
   
图3：MHL信号波形的测量结果
   接下来让我们考察一下哪种成分将对辐射噪声产生影响。

图4显示的是差分信号的电流方向和磁场的关系。从图4我们可以看出，当差分传输信号线内的信号流为理想的差模时，1对信号线内的电流方向相反，且大小相等，产生的磁场被消除，不易产生辐射噪声。另一方面，差分传输信号线内的信号流为共模的情况下，磁通量互相增强，极易产生辐射噪声。
   
图4：差分信号的电流方向和磁场
   所以，作为静噪的主要技术手段，使用共模扼流线圈来有效静噪的主要因素--共模成分。但是，为了满足MHL的波形质量规格*3，需要设置共模扼流线圈的共模阻抗。

使用共模扼流线圈时的静噪效果、以及信号波形评测

图5显示的MHL信号线使用各种共模扼流线圈时的辐射噪声/信号波形评测结果。共模扼流线圈在产生噪声的30MHz～1GHz频率段内，按照阻抗由高到低的顺序，分别使用以下3种类型(90Ω、45Ω、15Ω@100MHz) (静态特性请参考图6) 来进行测量。
   
图5：MHL信号线使用各种共模扼流线圈时的辐射噪声/信号波形评测结果

共模阻抗 Zc

差模传输特性 Sdd21
图6：各种共模扼流线圈的静态特性 (Zc,Sdd21)
   
根据辐射噪声评测结果，我们不难看出，使用的共模扼流线圈阻抗越高，静噪效果也就越好。特别是在频率较低的200～400MHz范围内，使用不同阻抗所获得的静噪效果非常显着。另一方面，很显然，使用的共模扼流线圈阻抗越高，共模的波形质量就越是下降。反过来使用阻抗较低的共模扼流线圈时，虽然可以减轻对波形质量的影响，但是不能获得关键的静噪效果。

因此，MHL静噪对策的关键是选择适当的共模扼流线圈，使得在规格允许的范围内，适度歪曲共模波形的同时，获得最佳静噪效果。

为此，本公司隆重推荐DLP11RN450UL2 (图5、6内的45Ω种类；外观: 见图7)，作为MHL发送端静噪处理所采用的用共模扼流线圈，DLP11RN450UL2兼顾静噪效果和共模/差模的波形质量，很好的保持了两者的平衡。从图5我们可以看到，在测量频率30MHz～1GHz的整个频率范围内，获得了非常高的静噪效果。同时对于信号波形质量，经确认对规格没有影响*3。
   
图7：DLP11RN450UL2 外观图
   总结

使用满足上述选择要点的共模扼流线圈，可以维持信号波形质量的同时，有效抑制辐射噪声。今后，我们将继续开展静噪对策方面的研究，即将开始普及的MHL将会是未来主流，我们将为您提供最佳的静噪解决方案。

*1 HDMI的连接器管脚数: 19个管脚， MHL: 5个管脚
*2 支持 USB功能。对于已配置标准USB连接器的便携式设备，USB与 MHL 采用同一连接器，有效减少了设备上的接口数目。
*3 关于MHL的波形质量规格，请参考MHL Specification。