在上一篇SDI簡介, 希望大家對SDI這個傳輸介面有初步的認識, 緊接著就要進入比較進階的介紹, 因為SDI是高速串列的數位訊號, 採用NRZI的編碼方式, 所以在傳輸訊號時只有0跟1的變化, 那什麼是NRZI的編碼方式, 其實這部份在網路上都有詳細的介紹, 若您有興趣, 可以參考下列網址.
https://www.itread01.com/content/1541859626.html
在這種高速串列的數位訊號傳輸過程, 高頻的訊號會比低頻訊號較容易因為距離而衰減, 同時也會受到干擾及反射, 造成原本的高速串列數位訊號變差, 而導致這個高速串列數位訊號無法辨識, 因此接下來就要介紹如何將已經無法辨識的高速串列數位訊號還原的技術; Equalizer(EQ), Re-clocker(Re-timer)及Cable Driver(CD)在SDI 應用裡, 其實佔了很大的比例, 因為這些功能都是讓SDI訊號傳輸距離可以拉遠的功臣; 經過長距離的傳輸過後, 高頻的訊號會因為距離而比低頻訊號更快衰減, 同時也會受到反射的干擾, 造成原本的高速串列數位訊號變差, 可以參考下圖最左邊的示意圖, EQ(Equalizer)的主要功能, 就是將這雜亂的訊號, 還原成能判斷為0或1的數位訊號, 也就是把眼圖給打開來, 如下圖左二的示意圖, 但這個訊號能正確判斷為0或1的區域很窄, 取樣點只要有一些偏差, 就會取錯值, 而在能正確判斷為0或1的區域之外的部份, 就是所謂的jitter抖動, 為了將這些jitter抖動濾除, 就會需要使用Re-clocker(Re-timer), 對訊號重新整理以產生很低jitter抖動的高速串列數位訊號, 如下圖右二的示意圖, 最後因為SMPTE在SDI訊號的輸出是有規定rising time, falling time, overshoot, undershoot及振幅需為800mVpp, 所以Cable Driver就是使用De-Emphasis或Pre-Emphasis技術, 讓SDI的輸出可以符合SMPTE的規範, 可以參考下圖最右邊的示意圖, 以上就是簡單的介紹Equalizer(EQ), Re-clocker(Re-timer)及Cable Driver(CD)在SDI 應用裡的功能.
通常在確認SDI產品設計的好壞, 會確認是否有符合SMPTE的規範, 這在return loss部份有一定的要求, 可以參考下圖在12G UHD-SDI的return loss要求.
針對不同頻段的要求有所不同, 由下表的可以比較清楚的知道在各個不同頻段的return loss要求.
除了要符合return loss規範之外, 在EQ的部份, 主要會量測實際可以接收多長距離的cable長度, 以目前量測使用的coax cable主要是使用Belden 1694A cable為主, 在Semtech EQ相關的datasheet都會標示EQ可接受的cable長度, 主要是因為EQ對SDI傳輸距離的影響, 比CD來的重要, 因此在CD的datasheet上並不會標示傳輸距離相關的數據; 另外, 通常在量測傳輸距離時, 要怎麼判斷每一個設計的傳輸極限呢? 因為在SDI的傳輸中, TX端會包進CRC checksum, 這樣在RX端接收時, 就可以檢查CRC checksum是否正確, 這樣就能快速的判斷是否有data error, 在沒有data error的最長cable距離, 即可判斷為傳輸距離的極限.
另外在CD的部份, 除了return loss規範外, 要如何判斷每一個設計的好壞呢? 這部份就需要搭配相關的SDI訊號量測儀器才有辦法辦到, 例如在12G UHD-SDI的部份, Semtech是使用Omnitek Ultra 4K Analyzer這個量測設備, 能做12G UHD-SDI的輸出訊號品質分析, 下圖為實際量測的輸出結果, 可以測試各個SDI輸出訊號的眼圖狀態, 包含swing大小, rising/falling time, 以及jitter抖動的大小, 另外也可監測輸出畫面是否有異常, 如果都能符合規範要求, 這樣就可以算是一個好的設計.
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