具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模3gsdi數(shù)字矩陣切換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模3GSDI數(shù)字矩陣切換器，其包括信號輸入處理模塊、切換模塊及信號輸出處理模塊，信號輸入處理模塊用于對經(jīng)過3GSDI信號進行均衡處理及初級時鐘恢復(fù)處理；切換模塊用于實現(xiàn)3GSDI信號512路輸入信號與512路輸出信號的切換及其中任意路輸入信號與任意路輸出信號的交叉切換；信號輸出處理模塊用于對3GSDI信號進行第二級時鐘恢復(fù)處理及信號驅(qū)動處理。本實用新型能夠有效解決3GSDI信號在傳輸切換過程中的信號損耗問題，提高廣播級矩陣設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性；同時采用兩塊12U的PCB板連接構(gòu)成24U的PCB板的結(jié)構(gòu)有效解決因矩陣尺寸規(guī)模增大導(dǎo)致PCB板變形問題。
【專利說明】具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模3GSDI數(shù)字矩陣切換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及視頻信號處理領(lǐng)域，具體的說是涉及一種具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模3GSDI數(shù)字矩陣切換器。
【背景技術(shù)】
[0002]視頻矩陣是指通過陣列切換的方法將m路視頻信號任意輸出至η路監(jiān)看設(shè)備上的電子裝置。常見的視頻信號矩陣按照輸入、輸出通道的不同，一般有8Χ8、16Χ16、32Χ16、32Χ32、64Χ32、64Χ64、96Χ96、128Χ128、256Χ256、512Χ512 等多種規(guī)格，乘號前面的數(shù)字是輸入信號的路數(shù)，乘號后面的數(shù)字代表輸出信號的路數(shù)。
[0003]視頻矩陣廣泛應(yīng)用于電視臺、移動電視、安防監(jiān)控等設(shè)備中。不同的行業(yè)應(yīng)用對矩陣的性能、規(guī)格等都有不同的要求。廣播級視頻矩陣的要求很高，不僅體現(xiàn)在信號指標(biāo)，還體現(xiàn)在設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性，對系統(tǒng)的易于維護性也有很高的要求。隨著信號采集端數(shù)量的急劇增加，當(dāng)前的256路以下規(guī)模矩陣不能滿足市場使用的需求，急需一種超大規(guī)模的矩陣填補市場的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是要提供一種512X512的具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模廣播級3GSDI數(shù)字矩陣切換器，以滿足了廣電及安防行業(yè)對矩陣路數(shù)的需要。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為:
[0006]具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模3GSDI數(shù)字矩陣切換器，包括信號輸入處理模塊、切換模塊以及信號輸出處理模塊，其特征在于:所述的信號輸入處理模塊用于對經(jīng)過同軸線纜傳輸?shù)?GSDI信號進行均衡處理以及初級時鐘恢復(fù)處理后，將處理后的3GSDI信號送至與所述信號輸入處理模塊連接的切換模塊；所述的切換模塊用于實現(xiàn)3GSDI信號512路輸入信號與512路輸出信號的切換以及其中任意路輸入信號與任意路輸出信號的交叉切換；所述的信號輸出處理模塊用于對所述切換模塊輸出的3GSDI信號進行第二級時鐘恢復(fù)處理以及信號驅(qū)動處理
[0007]所述的信號輸入處理模塊包括用于對經(jīng)過同軸線纜傳輸?shù)?GSDI信號進行均衡處理的均衡處理芯片以及用于對均衡處理后的3GSDI信號進行初級時鐘恢復(fù)處理的初級時鐘恢復(fù)芯片。
[0008]所述的切換模塊包含四組切換模塊，所述的切換模塊采用Μ21170芯片作為切換處理芯片。
[0009]所述的信號輸出處理模塊包括用于對所述切換模塊輸出的3GSDI信號進行第二級時鐘恢復(fù)處理的第二級時鐘恢復(fù)芯片以及對第二級時鐘恢復(fù)處理后的3GSDI信號進行信號驅(qū)動處理的信號驅(qū)動芯片。
[0010]所述的矩陣切換器還包括CPU單元，所述CPU單元用于監(jiān)控矩陣切換器的運行狀態(tài)以及實時控制矩陣切換器的切換運行。
[0011]所述的矩陣切換器還包括通訊控制模塊連接，所述的CPU單元與通訊控制模塊連接，通過通訊控制模塊接收控制命令。
[0012]所述的矩陣切換器涉及的各個模塊及單元均設(shè)置冗余備份結(jié)構(gòu)。
[0013]所述的矩陣切換器還包括將上述模塊及單元布設(shè)于其上的PCB板，所述的PCB板是由兩塊12U的PCB板連接構(gòu)成24U的PCB板。
[0014]所述的PCB板之間通過柔性扁平電纜實現(xiàn)連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果:
[0016]本實用新型能夠有效解決3GSDI信號在傳輸切換過程中的信號損耗問題，最大限度保證3GSDI信號在矩陣設(shè)備中的無損傳輸且極大提高了廣播級矩陣設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性；同時采用兩塊12U的PCB板連接構(gòu)成24U的PCB板的結(jié)構(gòu)有效解決因矩陣尺寸規(guī)模增大導(dǎo)致PCB板變形進而影響產(chǎn)品質(zhì)量的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型3GSDI數(shù)字矩陣切換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實用新型的母板通過FFC線纜連接說明示意圖；
[0019]圖3為第I路的信號輸入模塊電路圖；
[0020]圖4為第I路切換模塊的信號接口電路圖；
[0021]圖5為第I路切換模塊的控制接口電路圖；
[0022]圖6為第I路信號輸出處理電路圖；
[0023]圖7為CPU單元模塊詳細電路圖；
[0024]圖8為通訊模塊的命令處理詳細電路圖；
[0025]圖9為通訊模塊命令接收詳細電路圖；
[0026]圖10為冗余處理機制過程正常工作示意圖；
[0027]圖11為冗余處理機制過程發(fā)生故障時工作示意圖；
[0028]圖12為冗余處理機制過程發(fā)生故障時工作示意圖；
[0029]圖13為冗余處理機制過程發(fā)生故障時工作示意圖；
[0030]圖14為冗余處理機制過程發(fā)生故障時工作示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0032]本實用新型提出了一種512X512的具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模廣播級3GSDI數(shù)字矩陣切換器，大大滿足了廣電及安防行業(yè)對矩陣路數(shù)的需要。但是，512路輸入與512路輸出會導(dǎo)致矩陣尺寸規(guī)模的增大，從而產(chǎn)生一系列問題。矩陣尺寸規(guī)模增大的設(shè)計瓶頸之一是機箱寬度標(biāo)準(zhǔn)固定的情況下，機箱內(nèi)作為背板的PCB板尺寸不能無限擴大，根據(jù)PCB板制作工藝，目前PCB板的最佳尺寸是12U左右(1U = 44mm)，然而512X512超大規(guī)模3GSDI矩陣需采用24U的PCB板，這樣可能會導(dǎo)致PCB板變形等問題影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了解決這一問題，本實用新型采用兩個12U的PCB板連接構(gòu)成24U的PCB板。而PCB板之間的連接是一項關(guān)鍵技術(shù)，傳統(tǒng)矩陣使用專用高速電纜傳輸高速信號，專用高速電纜及其連接器基本都是從國外進口，其具有價格高、采購周期長的缺陷。本專利采用FFC(柔性扁平電纜)代替專用高速電纜傳播3GSDI高速數(shù)字信號，成本低、采購周期短，并且信號傳輸特性經(jīng)過實際產(chǎn)品測試完全滿足信號傳輸質(zhì)量的要求，其連接如圖2所示，具體的所述的矩陣切換器由2個12U的256路輸入、256路輸出PCB板采用FFC(柔性扁平電纜)連接，最大可實現(xiàn)3GSDI信號512路輸入與512路輸出。
[0033]廣播級產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)要求非常高，且3GSDI信號的傳輸對環(huán)境的要求極其苛亥IJ。通過對3GSDI信號傳輸特性研究，在產(chǎn)品中采用雙時鐘恢復(fù)技術(shù)，實現(xiàn)了超大規(guī)模與高速性能的結(jié)合。初級時鐘恢復(fù)是解決3GSDI信號經(jīng)過矩陣前級設(shè)備到矩陣經(jīng)過同軸線纜傳輸后信號指標(biāo)下降嚴重的問題；第二級時鐘恢復(fù)是解決視頻信號經(jīng)過矩陣內(nèi)部的切換處理后存在的信號損耗問題。雙時鐘恢復(fù)技術(shù)最大程度的實現(xiàn)了 3GSDI信號在矩陣設(shè)備中的無損傳輸。
[0034]如圖1所示，具體的所述的矩陣切換器包括信號輸入處理模塊、切換模塊、信號輸出處理模塊、CPU單元以及通訊控制模塊:
[0035]一、信號輸入處理模塊
[0036]信號輸入處理模塊共512路輸入信號處理電路，這里僅選取如圖3所示的“第I路信號輸入處理電路圖”進行演示說明:3GSDI信號經(jīng)同軸線纜傳輸進入信號輸入處理模塊后，由75歐姆阻抗匹配的單極性信號轉(zhuǎn)換成100歐姆阻抗匹配的差分信號。3GSDI信號在輸入處理模塊中經(jīng)過均衡處理及初級的時鐘恢復(fù)處理，從而系統(tǒng)完成對輸入信號的處理。均衡處理芯片選用TI半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的自適應(yīng)電纜均衡器LMH0344，時鐘恢復(fù)芯片使用TI公司生產(chǎn)的LMH0366。
[0037]二、切換模塊
[0038]切換模塊由四組切換模塊的組成，四組切換模塊最多可實現(xiàn)3GSDI信號512路輸入與512路輸出并且可以做任意路信號的交叉切換；這里僅選取如圖4、圖5所示的“第I個切換模塊電路圖”進行說明，第I路輸入信號及第I路輸出信號通過M21170芯片信號接口傳輸；其信號的交叉切換由CPU單元發(fā)出，由M21170芯片控制接口接收。在切換模塊中，其切換芯片使用Mindspeed公司生產(chǎn)的M21170。
[0039]三、信號輸出處理模塊
[0040]信號輸出處理模塊共512路輸出信號處理電路，這里僅選取如圖6所示的“第I路信號輸出處理電路圖”進行演示說明:為了提高信號質(zhì)量，減小信號經(jīng)過視頻矩陣內(nèi)部切換處理后存在的信號損耗，經(jīng)切換模塊輸出的信號在信號輸出處理模塊中做第二級的時鐘恢復(fù)處理及信號驅(qū)動，3GSDI信號在信號輸出處理模塊中由差分信號轉(zhuǎn)換成符合傳輸標(biāo)準(zhǔn)的單極性信號，從而通過同軸線纜傳輸給后級設(shè)備。信號驅(qū)動芯片選用TI半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的驅(qū)動芯片LMH0302，時鐘恢復(fù)芯片使用TI公司生產(chǎn)的LMH0366。
[0041 ] 四、CPU單元及通訊控制模塊
[0042]每個切換模塊配套使用一個CPU單元，這里僅選取如圖7所示的“第I個切換模塊的CPU單元電路圖”進行演示說明:所述CPU單元用于監(jiān)控矩陣切換器的運行狀態(tài)以及實時控制矩陣切換器的切換運行。
[0043]所述的矩陣切換器還包括通訊控制模塊連接，所述的CPU單元與通訊控制模塊連接，通過通訊控制模塊接收控制命令，其處理電路圖如圖8、圖9所示。
[0044]廣播級矩陣的要求不僅體現(xiàn)在信號指標(biāo)高的一面，還體現(xiàn)在設(shè)備的安全性、穩(wěn)定性，同時對系統(tǒng)的易于維護性也有很高的要求。本專利采用系統(tǒng)級冗余備份設(shè)計，如圖10、圖11、圖12、圖13、圖14所示，即在輸入模塊、電源模塊(由于任一一種矩陣都包括電源模塊，因此本專利中未體現(xiàn)該模塊)、控制模塊、切換模塊以及輸出模塊都采用冗余設(shè)計無論矩陣設(shè)備的哪一級處理模塊出現(xiàn)故障，其對應(yīng)的冗余模塊可在短時間內(nèi)啟用，實現(xiàn)系統(tǒng)的持續(xù)性工作，大大提高了廣播級矩陣設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性。
[0045]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.具有兩級時鐘恢復(fù)功能的超大規(guī)模3GSDI數(shù)字矩陣切換器，包括信號輸入處理模塊、切換模塊以及信號輸出處理模塊，其特征在于:所述的信號輸入處理模塊用于對經(jīng)過同軸線纜傳輸?shù)?GSDI信號進行均衡處理以及初級時鐘恢復(fù)處理后，將處理后的3GSDI信號送至與所述信號輸入處理模塊連接的切換模塊；所述的切換模塊用于實現(xiàn)3GSDI信號512路輸入信號與512路輸出信號的切換以及其中任意路輸入信號與任意路輸出信號的交叉切換；所述的信號輸出處理模塊用于對所述切換模塊輸出的3GSDI信號進行第二級時鐘恢復(fù)處理以及信號驅(qū)動處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的信號輸入處理模塊包括用于對經(jīng)過同軸線纜傳輸?shù)?GSDI信號進行均衡處理的均衡處理芯片以及用于對均衡處理后的3GSDI信號進行初級時鐘恢復(fù)處理的初級時鐘恢復(fù)芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的切換模塊包含四組切換模塊，所述的切換模塊采用GX3290、GX3246或M211XX作為切換處理芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的信號輸出處理模塊包括用于對所述切換模塊輸出的3GSDI信號進行第二級時鐘恢復(fù)處理的第二級時鐘恢復(fù)芯片以及對第二級時鐘恢復(fù)處理后的3GSDI信號進行信號驅(qū)動處理的信號驅(qū)動芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的矩陣切換器還包括CPU單元，所述CPU單元用于監(jiān)控矩陣切換器的運行狀態(tài)以及實時控制矩陣切換器的切換運行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的矩陣切換器還包括通訊控制模塊連接，所述的CPU單元與通訊控制模塊連接，通過通訊控制模塊接收控制命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的矩陣切換器涉及的各個模塊及單元均設(shè)置冗余備份結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的矩陣切換器還包括將上述模塊及單元布設(shè)于其上的PCB板，所述的PCB板是由兩塊12U的PCB板連接構(gòu)成24U的PCB板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字矩陣切換器，其特征在于:所述的PCB板之間通過柔性扁平電纜實現(xiàn)連接。
【文檔編號】H04N5/268GK203661177SQ201320733319
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】周春雷, 馬慶強 申請人:大連科迪視頻技術(shù)有限公司