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。




■Enhance picture quality


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。
HDMI2.0
(conventional standard)
HDMI2.1
(new standard)
Maximum data rate 18 Gbps
(6Gbps/lane x3)
48 Gbps
(12Gbps/lane x4)
number of lanes data 3 lane
clock 1 lane
data 4 lane
clock 0 lane
connector, cable specified by the
conventional standard
new (category 3)
upward compatibility
receiver equalizer must must

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。




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降噪建议使用CMCC





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


Evaluation of Intra-EMC

安装CMCC(DLM0NSB120HY2)可改善3-4dB。

■Wi-Fi Receiver sensitivity



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。




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。



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。



使用CMCC,AC共模噪声下降了47%。




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