專利名稱：用于自動補(bǔ)償通過導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l信號損耗的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻傳輸?shù)念I(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及對通過導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l信號的損耗的補(bǔ)償，所述導(dǎo)線包括雙絞線導(dǎo)線。
背景技術(shù)：
導(dǎo)線(即電纜)是一種通常用于從源設(shè)備(如攝影機(jī)或DVD播放器)到目的設(shè)備(如視頻顯示器的屏幕)傳送電子視頻信號的方法。一般用于視頻傳輸?shù)膬深愲娎|是同軸電纜和雙絞線電纜。在目的設(shè)備，視頻信號需要準(zhǔn)確得對應(yīng)于源設(shè)備所傳輸?shù)脑家曨l信號?！安迦霌p耗”是用于描述信號衰減的術(shù)語，當(dāng)視頻或其他信號通過諸如電纜的傳輸介質(zhì)傳輸時，發(fā)生所述信號衰減。
典型地，插入損耗是電纜長度的函數(shù)較長長度的傳輸電纜將呈現(xiàn)出比較短長度的電纜更大的損耗。典型地，同軸電纜呈現(xiàn)出比雙絞線電纜小的插入損耗。然而，同軸電纜比雙絞線電纜更貴且更難安裝。典型地，雙絞線電纜被制造成若干雙絞線的束。例如，已知為“Category5”或“CAT5”的一般形式的雙絞線電纜，包括包在一根電纜內(nèi)的四對獨立的雙絞線。典型地，CAT5電纜端接8腳RJ45連接器。
典型地，插入損耗源于傳輸電纜的物理特性。插入損耗包括電阻性損耗(有時也稱為DC損耗)以及電抗性、電容性和趨膚效應(yīng)損耗(有時也稱為AC損耗)。電纜所呈現(xiàn)的AC插入損耗是頻率相關(guān)的。例如，作為頻率函數(shù)的1500英尺長的CAT5電纜的插入損耗如圖11所示。在圖11的示例中，插入損耗通常隨著頻率的增加而增加，高頻信號(對于1500英尺長的CAT-5電纜，在50MHz，插入損耗為-70dB)的插入損耗明顯大于1500英尺長的DC插入損耗2.6dB(例如，在零頻值的損耗)。
視頻信號呈現(xiàn)為多種格式。以復(fù)合視頻、S-Video、以及YUV為例。每種格式使用表示顏色信息的顏色模型以及定義了用于傳輸視頻信息的信號的特性的信號規(guī)范。例如“RGB”顏色模型將顏色分成紅色(R)、綠色(G)以及藍(lán)色(B)分量，并為每個顏色分量傳輸一個單獨的信號。
除顏色信息以外，視頻信號還可包括源設(shè)備正確顯示所傳輸?shù)囊曨l信號所需要的水平和垂直同步信息。不同于視頻分量的信號，水平和垂直同步信號可通過單獨的導(dǎo)線傳輸?？蛇x地，所述同步信號可與一個或多個視頻信號分量結(jié)合并與這些分量一同發(fā)送。
對于RGB視頻，存在多個不同的格式用以傳送水平和垂直同步信息。這包括RGBHV、RGBS、RGsB、以及RsGsBs。在RGBHV中，水平和垂直同步信號每個都分別在單獨的導(dǎo)線上傳送。因此，使用五根導(dǎo)線分別用于紅色分量、綠色分量、藍(lán)色分量、水平同步信號、以及垂直同步信號。在RGBS中，水平和垂直同步信號結(jié)合為復(fù)合同步信號，并在單一導(dǎo)線上發(fā)送。在RGsB中，復(fù)合同步信號與綠色分量結(jié)合。在沒有視頻信號存在時，所述結(jié)合是可行的，因為同步信號包括在消隱(blanking)間隔期間所發(fā)送的脈沖。在RsGsBs中，復(fù)合同步信號與紅色、綠色和藍(lán)色分量的每個結(jié)合。用于從RGB的一種格式轉(zhuǎn)換到另一種的技術(shù)設(shè)備已存在。為減少電纜需求，對通過短距離以外的任何方式的RGB視頻傳輸，一般使用同步信號與一個或多個顏色分量信號相結(jié)合的格式。
對于視頻信號的傳輸，雖然雙絞線電纜方便且經(jīng)濟(jì)，但信號衰減(視頻信號分量之間的偏斜(skew)以及插入損耗)限制了可通過雙絞線電纜傳輸滿意質(zhì)量的視頻信號的距離。存在用于放大通過雙絞線傳輸視頻信號的視頻發(fā)送機(jī)/接收機(jī)系統(tǒng)。在所述系統(tǒng)中，發(fā)送機(jī)在通過雙絞線電纜發(fā)送視頻源信號之前，放大了視頻源信號，并且接收機(jī)放大接收到的信號。與未放大信號的可能傳輸距離相比，所述發(fā)送機(jī)/接收機(jī)系統(tǒng)允許通過雙絞線電纜的更長的傳輸距離。然而，為防止信號失真，發(fā)送機(jī)和接收機(jī)提供的增益(放大)必須與傳輸視頻信號的雙絞線電纜的長度所產(chǎn)生的插入損耗數(shù)適當(dāng)匹配。如果采用的增益過高，將產(chǎn)生消波。如果增益過低，原始輸入信號的低電平部分可能丟失。理想地，系統(tǒng)增益應(yīng)在頻譜上平坦。高頻損耗導(dǎo)致拖尾效應(yīng)以及視頻喪失聚焦。
需要自動補(bǔ)償信號損耗的視頻傳輸系統(tǒng)，所述信號損耗產(chǎn)生于通過包括雙絞線電纜的導(dǎo)線在可感知距離內(nèi)所傳輸?shù)囊曨l信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種用于自動補(bǔ)償通過導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l信號的插入損耗的方法和裝置。本發(fā)明特別適用于長距離的CAT-5或類似的雙絞線電纜上的視頻傳輸。本發(fā)明的實施例可作為獨立設(shè)備和/或視頻傳輸系統(tǒng)的一部分實現(xiàn)。
在一個或更多的實施例中，給每對導(dǎo)線提供具有已知形式和強(qiáng)度的參考信號(如脈沖信號)，所述導(dǎo)線用于從發(fā)送機(jī)到接收機(jī)運(yùn)送視頻信號分量。例如，所述參考信號包括改進(jìn)或更改形式的輸入視頻信號的同步信號(例如水平或垂直同步信號)。對于傳輸視頻信號分量的每一對導(dǎo)線，接收機(jī)包括可調(diào)增益放大器。放大器的增益最初設(shè)置在初始電平(如最大增益)，以允許每對導(dǎo)線的參考信號的檢測。一旦在導(dǎo)線對中檢測到參考信號，調(diào)節(jié)放大器增益，使得參考信號的電平恢復(fù)到接近其原始值。在一個或多個實施例中，放大器配置用于呈現(xiàn)頻響特性，所述頻響特性與傳輸視頻信號的電纜中的頻響特性損耗相反，并對其進(jìn)行補(bǔ)償。
結(jié)合附圖，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的更多方面、特征和優(yōu)點，將在附圖的具體描述中顯而易見。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的長距離的雙絞線傳輸裝置；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于多種視頻格式的雙絞線106的導(dǎo)線的配置；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于視頻的雙絞線106的導(dǎo)線的配置；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)送機(jī)104的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的極性轉(zhuǎn)換器；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的接收機(jī)108的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的同步去除(stripper)電路；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的補(bǔ)償電路；圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的可變AC和DC補(bǔ)償電路；圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的固定AC和DC補(bǔ)償電路；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于微調(diào)和粗調(diào)增益選擇信號的確定電路；圖11是以1500英尺長的CAT5電纜為例的頻響特性圖。
具體實施例方式
本發(fā)明包括一種用于自動補(bǔ)償通過諸如雙絞線電纜的導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l信號的插入損耗的方法和裝置。在以下描述中，提出了大量的特定細(xì)節(jié)以提供對于本發(fā)明的完整描述。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯而易見的是，本發(fā)明無需這些特定細(xì)節(jié)也可實行。在其他示例中，并沒有詳細(xì)描述公知特征以免本發(fā)明難懂。
在一個或多個實施例中，本發(fā)明包括發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，所述發(fā)送機(jī)和接收機(jī)能夠通過延長距離的導(dǎo)線(例如，CAT5或類似的雙絞線電纜)來傳送視頻信號(例如，復(fù)合視頻、S-Video、計算機(jī)-視頻以及其他分辨率視頻)。
在一個或多個實施例中，使用參考信號完成對于接收機(jī)所接收到的視頻信號的恢復(fù)。在一個或多個實施例中，所述參考信號是由發(fā)送機(jī)在視頻信號的消隱間隔期間添加到視頻信號的周期脈沖信號。在一個或多個實施例中，將從輸入視頻信號產(chǎn)生的修改的(標(biāo)準(zhǔn)的)水平或垂直同步信號用做參考信號。發(fā)送機(jī)將參考信號添加到每個視頻分量信號中。當(dāng)接收機(jī)通過電纜連接到發(fā)送機(jī)時，接收機(jī)首先檢測視頻分量信號中的參考信號的存在。在一個或多個實施例中，接收機(jī)包括用于每個信號分量的可變增益放大器，將所述可變增益放大器調(diào)整到初始電平以檢測信號。在一個或多個實施例中，初始電平為放大器的最大增益。在這些實施例中，視頻信號分量的放大器增益保持在其最大值，直至在所述信號分量中檢測到參考信號的存在。一旦檢測到參考信號，調(diào)整所述放大器的增益，直至參考電壓恢復(fù)到所需的電平，例如，原始參考信號的電平。在一個或多個實施例中，放大器配置為呈現(xiàn)出與傳輸視頻信號的電纜的頻率響應(yīng)損耗相反的頻率響應(yīng)，并對其進(jìn)行補(bǔ)償。
實現(xiàn)本發(fā)明的視頻傳輸系統(tǒng)的實施例如圖1所示。圖1的所述視頻傳輸系統(tǒng)包括視頻源102、電纜103、發(fā)送機(jī)104、雙絞線電纜106、發(fā)送機(jī)108、電纜109、以及目的設(shè)備110。電纜103將視頻(以及音頻，如果可用)信號從源102發(fā)送到發(fā)送機(jī)104。電纜103可包括本領(lǐng)域中已知的任意適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線，所述導(dǎo)線將視頻源102所產(chǎn)生的這種類型的視頻信號發(fā)送到發(fā)送機(jī)104。發(fā)送機(jī)104包括多個輸入端，用以接受不同的輸入信號格式。例如，發(fā)送機(jī)104可包括連接器，用以接受復(fù)合視頻信號、S-Video信號、數(shù)字視頻信號、RGB分量的視頻信號等。發(fā)送機(jī)104還可包括諸如RCA輸入塞孔的音頻連接器。
在一個或多個實施例中，電纜106包括一束多個雙絞線導(dǎo)線。例如，電纜106可包括CAT5或類似的包括四對雙絞線并端接標(biāo)準(zhǔn)公RJ-45連接器的電纜，所述公RJ-45連接器與發(fā)送機(jī)和收發(fā)機(jī)上的相匹配的母RJ-45連接器相配。例如，成對的雙絞線導(dǎo)線可如圖2和圖3所示配置。
通過使用RGBHV作為視頻輸入信號格式的示例，CAT5作為用以傳輸視頻信號的導(dǎo)線的示例，描述了本發(fā)明的示例性實施例。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，清楚的是，本發(fā)明并不局限于RGBHV、CAT5電纜，可以使用其他視頻格式和其他電纜類型。
在本發(fā)明的實施例中，圖4示出了圖1中的發(fā)送機(jī)104的構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖。在圖4所示的實施例中，發(fā)送機(jī)104接收視頻源信號，所述視頻源信號包括單獨的視頻輸入信號和同步輸入信號。例如，在同步輸入信號包括H和V同步信號的時候，如果視頻輸入源信號為RGBHV格式，則視頻輸入信號包括R、G和B信號，而同步輸入信號包括H和V同步信號。在其他實施例中，同步信號可與一個或多個視頻分量信號相結(jié)合。
在使用同步信息與一個或多個視頻分量信號(例如，S-Video、分量視頻、或具有已結(jié)合了同步信號的RGB視頻)相結(jié)合的視頻格式的實施例中，同步信號可從一個或多個輸入視頻分量信號中檢測并分離出，其后，與一個或多個視頻分量重新結(jié)合，以便提供用于信號補(bǔ)償?shù)膮⒖夹盘柌⑻峁┩叫畔ⅰ?br> 在圖4的RGBHV的實施例中，發(fā)送機(jī)104包括水平和垂直的同步輸入端431H和431V；紅色、綠色和藍(lán)色視頻輸入端401R、401G和401B；輸入放大器410R、410G和410B；后沿箝位(BPC)發(fā)生器430；偏移校正電路440R、440G和440B；單極性脈沖轉(zhuǎn)換器450H和450V；差分輸出放大器460R、460G和460B；以及差分輸出端402R、402G和402B。發(fā)送機(jī)104還包括為每個輸入信號(未示出)提供本地視頻監(jiān)視器輸出信號的本地輸出放大器。
輸入放大器410從視頻輸入端401接收輸入視頻信號，并且單極性脈沖轉(zhuǎn)換器450從同步輸入端431接收同步輸入信號。在一個或多個實施例中，針對每個視頻分量信號使用單獨的放大器。例如，在RGBHV輸入信號的實施例中，針對視頻分量使用了三個輸入放大器410(每一個分別對應(yīng)每個R、G和B分量)，針對同步信號使用了兩個單極性脈沖轉(zhuǎn)換器450(每一個分別用于H和V同步信號)。
輸入放大器410用于與水平同步BPC發(fā)生器430和偏移校正電路440結(jié)合以檢測并補(bǔ)償源視頻信號中任意的DC偏移。在圖4的實施例中，偏移校正電路440使用來自BPC發(fā)生器430的后沿箝位信號以及來自輸入放大器410的放大視頻源信號，確定每個視頻分量的DC偏移。偏移校正電路440通過反饋回路將補(bǔ)償應(yīng)用于每個視頻分量，所述反饋回路包括所述分量對應(yīng)的輸入放大器410。
垂直和水平同步信號431H和431V連接到單極性轉(zhuǎn)換器450。不論輸入的極性如何，單極性轉(zhuǎn)換器450保證了發(fā)送機(jī)104輸出的同步信號始終為同樣的極性。單極性轉(zhuǎn)換器450的實施例如圖5所示。
在圖5的實施例中，脈沖轉(zhuǎn)換器450包括對接收到的同步輸入信號進(jìn)行處理的兩個異或門(如510和520)。首先，在門510中，同步輸入信號510(如431H和431V)與地異或，然后在低通濾波器530(在一個或多個實施例中，所述濾波器包括電阻器和電容器電路)中，門510的輸出被濾波，并在門520中與輸出信號本身(即，門510的未濾波輸出)異或，從而產(chǎn)生了極性校正的同步輸出信號502。
在一個或多個實施例中，標(biāo)準(zhǔn)的水平同步信號(在圖4中標(biāo)識為“HSYNCP”)用作水平同步信號以及參考脈沖信號，在這些實施例中，HSYNCP同時加到每個視頻信號分量。此外，將垂直同步信號(圖4中的“VSYNCP”)加到視頻分量之一，以將垂直同步信息傳送到接收機(jī)。
在圖4的實施例中，紅色視頻分量信號用于傳送垂直同步信息。HSYNCP在節(jié)點452上與VSYNCP相加，并在差分放大器460R上從紅色視頻分量信號中減去(加到負(fù)輸入端)。在差分放大器460G上綠色視頻分量中減去HSYNCP；并且在差分放大器460B上從藍(lán)色視頻分量中減去HSYNCP。這樣，負(fù)參考脈沖同時加到所有三個差分視頻輸出信號上。
差分輸出放大器460接收參考、同步(如果可用)、以及視頻信號，并給差分輸出端402提供相應(yīng)的已放大的差分驅(qū)動信號。在一個或多個實施例中，差分輸出端402包括母RJ-45連接器，所述連接器使用如圖2所示的管腳分配(管腳3和6可用于功率、數(shù)字信號、和/或音頻信號的傳輸)。差分輸出端402可通過圖1的雙絞線電纜106連接到接收機(jī)108。
接收機(jī)108通過雙絞線電纜106從發(fā)送機(jī)104接收差分視頻信號。接收機(jī)108對差分視頻信號進(jìn)行處理以補(bǔ)償插入損耗(以及在一個或多個實施例中，補(bǔ)償偏斜)，并且將已補(bǔ)償?shù)囊曨l信號輸出到諸如放映機(jī)110的目標(biāo)設(shè)備。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的接收機(jī)108的結(jié)構(gòu)圖。
在圖6的實施例中，接收機(jī)108包括可變增益放大器610R、610G和610B；離散增益放大器620R、620G和620B；偏斜調(diào)節(jié)電路630；輸出級640R、640G和640B；DC偏移補(bǔ)償電路622R、622B、622G；以及同步檢測器650H和650V。接收機(jī)108還可包括差分輸出端(未示出)，所述差分輸出端輸出輸入信號的已緩沖和/或已放大版本以菊式連接(daisy chain)到其他接收機(jī)。
差分視頻輸入信號601(如601R、601G和601B)連接到對應(yīng)的可變增益放大器610和離散增益放大器620。每個可變增益放大器610與相應(yīng)的離散增益放大器620一起工作，以補(bǔ)償各自差分輸入視頻信號的插入損耗，所述插入損耗由通過雙絞線電纜106從發(fā)送機(jī)104到接收機(jī)108的信號的傳送而產(chǎn)生。在一個或多個實施例中，每個可變增益放大器610能夠提供0到最大值(K)范圍內(nèi)的可控、可變的增益量，并且每個離散增益放大器620提供可控的、離散的倍數(shù)K(例如，0K、1K、2K等)的放大?？勺冊鲆娣糯笃?10和離散增益放大器620共同地提供了與可變增益放大器610的最大值和離散增益放大器620的最大值之和相等的放大范圍內(nèi)的可控的可變增益量。在一個或多個實施例中，K典型地表示補(bǔ)償已知長度(例如300英尺)的電纜的信號損耗所需的增益。
可基于電纜106的長度，選擇可變增益放大器610和離散增益放大器620所提供的總增益，或可自動控制所述總增益。例如，可使用微控制器，控制由變增益放大器610和離散增益放大器620所提供的增益總和，所述微控制器基于對包括在從發(fā)送機(jī)104接收到的視頻信號中的參考信號實際的以及期望的信號強(qiáng)度，確定所要采用的適當(dāng)?shù)脑鲆媪?，這些在下面更詳細(xì)地加以描述。
在本發(fā)明的一個實施例中，圖8示出了可變增益放大器610和離散增益放大器620的實施例。圖8示出了用于單一視頻信號分量的可變增益放大器610和離散增益放大器620，所述單一視頻信號分量即RGB信號的紅色分量(在圖8中標(biāo)為Rx)。然而，將了解，在一個或多個實施例中，每個彩色分量具有其自身的如圖6所示的可變增益放大器610和離散增益放大器620。
在圖8的實施例中，可變增益放大器610提供了0到最大增益(這里由字母K表示)的初始放大范圍的放大。離散增益放大器620提供了可選的倍數(shù)K的離散增益量。例如，在圖8的實施例中，離散增益放大器620提供了量為0K、1K、2K、3K或4K的可選增益?？勺冊鲆娣糯笃?10和離散增益放大器620一同提供了0到5K范圍內(nèi)的連續(xù)可變增益。
在圖8的實施例中，可變增益放大器610包括固定增益放大器電路(FGA)850、可變增益放大器電路(VGA)840、以及補(bǔ)償電路842。VGA840和FGA850都連接到差分輸入信號Rx(+ve)810P和Rx(-ve)810N。所述連接可通過諸如810的差分線緩沖器，來防止傳輸線的不平衡。FGA850將差分視頻輸入信號轉(zhuǎn)換成具有增益固定的單端輸出。VGA840將可控的可變(DC和AC補(bǔ)償)增益量加到差分視頻輸入信號上。FGA850和VGA840的輸出在節(jié)點843上相加。所得到的和信號從節(jié)點845被提供給離散增益放大器620。
VGA840所提供的增益由微調(diào)增益控制信號805控制，所述微調(diào)增益控制信號805由例如微控制器提供。補(bǔ)償電路842用來設(shè)置VGA840的需要的頻率響應(yīng)。補(bǔ)償電路842的實施例如圖9A所示。VGA840的微調(diào)增益控制補(bǔ)償了0英尺到N英尺(例如，300英尺)的電纜長度上的DC和AC的信號損耗。
圖9A示出了補(bǔ)償電路842連接到壓控放大器960的實施例。在圖9A的實施例中，補(bǔ)償電路842連接到壓控增益放大器960的增益設(shè)置輸入。補(bǔ)償電路842包括增益設(shè)置電阻器950以及連接到放大器960的增益設(shè)置輸入的一個或多個串聯(lián)電阻器/電容器對(即910、920、930和940)。增益設(shè)置電阻器950為放大器設(shè)置了DC增益補(bǔ)償，而電阻器/電容器對910-940設(shè)置了極點(AC增益)，因此形成了放大電路的轉(zhuǎn)移函數(shù)。雖然圖9的實施例中使用了四個極點設(shè)置的電阻器/電容器對，但是可根據(jù)所需要的轉(zhuǎn)移函數(shù)的形狀，使用更多或更少數(shù)量的電阻器/電容器對。在一個或多個實施例中，選擇電阻器和電容器的值，使得放大器的頻響特性與傳輸視頻信號的電纜的頻響特性相反，并使得當(dāng)微調(diào)增益控制設(shè)為最大值時，整個最大dB增益(例如“K”)補(bǔ)償所使用的預(yù)定長度的電纜類型(例如300英尺的CAT5電纜)的預(yù)期信號損耗。“K”值(以及頻響特性)可通過測量而確定，或可基于電纜的已知特性(例如，如圖11所示的CAT5電纜的頻響特性)而估計。
回到圖8，如果由可變增益放大器610所提供的最大增益“K”與300英尺的CAT5電纜所表現(xiàn)出的插入損耗相對應(yīng)，那么可變增益放大器610可提供與0到300英尺的CAT5電纜相對應(yīng)的可變信號補(bǔ)償。由可變增益放大器610提供的0到K之間(例如，0到300英尺長的CAT5電纜)的增益由微調(diào)增益控制信號805(將在下面更詳細(xì)地加以描述)控制。對于更長的電纜，需要額外的信號放大。在圖8的實施例中，所述額外的信號放大由離散增益放大器620提供。
離散增益放大器620為更長線長提供了離散量“K”的額外補(bǔ)償。例如，對450英尺的電纜長度，總共需要1.5K補(bǔ)償。在這種情況下，離散增益放大器620提供了1K(300英尺)的補(bǔ)償，而可變增益放大器610提供了剩余0.5K(150英尺)補(bǔ)償。
在圖8的實施例中，離散增益放大器620包括復(fù)用器820、零增益緩沖器803、以及多個固定增益的補(bǔ)償電路806、809、812以及815。每個補(bǔ)償電路提供固定增益量(如“K”)，并且具有近似相同的頻響特性，所述增益量近似等于可變增益放大器610所提供的最大增益量。圖9B示出了包括在圖8的固定增益級806、809、812和815中的固定補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。所述補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)位于放大器982的反饋回路中。所述固定增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包括增益設(shè)置電阻器980以及一個或多個串聯(lián)電阻器/電容器對(即972、974、976和978)，所述電阻器/電容器對并聯(lián)在放大器982的反相輸入和地之間。增益設(shè)置電阻器980設(shè)置了固定的DC增益，而電阻器/電容器對設(shè)置了極點，因此形成了用于固定增益量補(bǔ)償(如“K”)的放大器電路的轉(zhuǎn)移函數(shù)。補(bǔ)償電路被菊式轉(zhuǎn)換，并且每個連續(xù)補(bǔ)償電路的輸出連接到復(fù)用820器的輸入之一。在一個或多個實施例中，圖9B的放大器電路用于補(bǔ)償電路806、809、812和815中的每一個。
在圖8的實施例中，復(fù)用器820的輸入831連接到緩沖器803的輸出(即從可變增益放大器610輸出的緩沖輸出信號)。輸入832連接到補(bǔ)償電路806的輸出(即，由補(bǔ)償電路806放大之后，從可變增益放大器610輸出的輸出信號)。輸入833連接到補(bǔ)償電路809的輸出端(即，由補(bǔ)償電路806和809放大之后，從可變增益放大器610輸出的輸出信號)。輸入834連接到補(bǔ)償電路812的輸出端(即，由補(bǔ)償電路806、809和812放大之后，從可變增益放大器610輸出的輸出信號)。輸入835連接到補(bǔ)償電路815的輸出端(即，由補(bǔ)償電路806、809、812和815放大之后，從可變增益放大器610輸出的輸出信號)。如果K是每個補(bǔ)償電路提供的增益量，那么從可變增益放大器610施加到輸出信號的額外增益為0K、1K、2K、3K或4K，這取決于選擇輸入831、832、833、834或835中的哪個。如果可變增益放大器610所提供的增益量為“J”(即0和K之間的值)，由可變增益放大器610和離散增益放大器620提供的增益總量為J、J+K、J+2K、J+3K、或J+4K，這取決于選擇輸入831、832、833、834或835中的哪個。
在圖8的實施例中，由補(bǔ)償電路806、809、812和815的每個所提供的固定補(bǔ)償量近似等于可變增益放大器610所提供的最大補(bǔ)償。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯而易見的是，補(bǔ)償電路806、809、812和815的每個所提供的補(bǔ)償量可大于或小于可變增益放大器610所提供的最大補(bǔ)償值。此外，離散電路806、809、812和815的每個所提供的離散補(bǔ)償量不需要相等。
輸入831、832、833、834或835的任一輸入到復(fù)用器820的輸出802的連接由粗調(diào)增益選擇信號807控制。在一個或多個實施例中，粗調(diào)增益選擇信號807由微控制器產(chǎn)生，所述微控制器基于參考信號的實際損耗，確定粗調(diào)增益選擇信號807和微調(diào)增益控制信號805，所述參考電壓在從發(fā)送機(jī)接收到的視頻信號中檢測到，下面參考圖10進(jìn)行描述。
如果“K”為與由300英尺的CAT電纜所呈現(xiàn)的損耗(dB)相對應(yīng)的補(bǔ)償量，如果可變增益放大器610所提供的最大補(bǔ)償為“K”，以及如果補(bǔ)償電路806、809、812和815的每個提供固定量“K”的補(bǔ)償，那么圖8的實施例提供了可變補(bǔ)償，以補(bǔ)償在0到1500英尺的CAT5電纜上傳輸?shù)囊曨l的插入損耗。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的微調(diào)和粗調(diào)增益選擇信號的確定電路。增益選擇包括對參考信號的損耗的測量，所述參考信號由發(fā)送機(jī)添加到發(fā)送到接收機(jī)的視頻分量信號上。在一個或多個實施例中，確定由接收機(jī)所接收到的視頻分量信號之一中的參考信號所呈現(xiàn)的損耗，并計算將參考信號恢復(fù)到原始電平所需的適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償量。所述補(bǔ)償量應(yīng)用于所有的彩色分量信號。在其他實施例中，可分別為每個視頻信號分量確定損耗量和相應(yīng)的補(bǔ)償量。
在圖10的實施例中，電平比較器1018與采樣定時發(fā)生器1030、采樣器1060、以及微處理器1014結(jié)合使用，以確定將參考信號恢復(fù)到所需值所需的補(bǔ)償量。使用采樣定時發(fā)生器1030所提供的選通信息，在參考信號的上升(下降)沿期間的一個短的時間段(例如，50ns)內(nèi)，采樣器1060在接收機(jī)處對參考信號采樣(在輸出放大器1040的輸入端的同步參考脈沖)。比較器1018在其正向輸入端接收采樣信號1002，并將所述采樣信號1002與連接到負(fù)輸入端的負(fù)參考電壓電平(-VRef)1003進(jìn)行比較。所述比較產(chǎn)生了DC電平的差和AC階躍響應(yīng)。比較器1018的輸出是與D型寄存器1016的時鐘輸入端相連的TTL電平信號。微控制器1014復(fù)位D型寄存器1016并監(jiān)控寄存器1016的輸出(即Q)。如果比較器1018的輸出信號的電平足夠大，則觸發(fā)寄存器1016，以向微處理器1014表示參考信號的電平等于或大于所需(近似為原始)電平。如果比較器1018的輸出不足以觸發(fā)寄存器1016，則微處理器1014命令離散增益放大器620和可變增益放大器610為視頻分量信號提供增加的補(bǔ)償量。在一個或多個實施例中，如果比較器1018的輸出足以觸發(fā)寄存器1016，則微控制器1014命令離散增益放大器620和可變增益放大器610提供逐漸減少的補(bǔ)償量，直至比較器1018的輸出正好足以觸發(fā)寄存器1016。
在圖10的實施例中，微控制器1014可使用軟件算法來確定要采用的總補(bǔ)償量，其后確定離散增益放大器620中使用的補(bǔ)償電路的數(shù)量以及可變增益放大器610所提供的額外補(bǔ)償量，以獲得所需的總補(bǔ)償量。微控制器將相應(yīng)的粗調(diào)增益選擇信號807發(fā)送到離散增益放大器620，并命令數(shù)字電位計1012給可變增益放大器610提供相應(yīng)的微調(diào)增益控制信號。在一個或多個實施例中，微控制器1014最初將增益設(shè)置在初始電平(可以是最大增益)，并增加或減少增益，直至參考電壓恢復(fù)，這由比較器1018觸發(fā)D型寄存器1016表示。在一個或多個實施例中，連續(xù)監(jiān)控參考信號，以確定何時需要信號補(bǔ)償。這樣，如果從發(fā)送機(jī)到接收機(jī)傳輸視頻信號的電纜變化、轉(zhuǎn)換或因為其他任何原因而使插入損耗變化，將自動補(bǔ)償插入損耗。
回到圖6，在補(bǔ)償視頻分量的插入損耗之后，可使用偏斜調(diào)節(jié)電路630，進(jìn)一步補(bǔ)償視頻信號的偏斜，并使用DC偏移補(bǔ)償電路622，補(bǔ)償視頻信號的DC偏移。
在一個或多個實施例中，可通過檢測每個視頻輸出分量中的參考信號、確定視頻信號分量中的偏斜延遲量、以及確定要施加到每個分量以消除任何檢測到的偏斜的延遲量，以實現(xiàn)偏斜調(diào)節(jié)。在待審的美國專利申請序列號No.11/309120、題為“Method And Apparatus ForAutomatic Compensation Of Skew In Video Transmitted Over MultipleConductors”中描述了偏斜調(diào)節(jié)電路的示例，將其說明合并在此作為參考。
可通過使用電路622(即，622B、622G或622R)來施加DC偏移補(bǔ)償，所述電路622構(gòu)成圍繞偏斜調(diào)節(jié)電路630和輸出放大器640的反饋回路?？紤]到由接收機(jī)自身電路產(chǎn)生的DC偏移，所述DC偏移補(bǔ)償電路622在視頻輸出放大器640的對應(yīng)輸出端測量每個相應(yīng)的顏色分量信號的信號偏移(相對于地)，并產(chǎn)生相應(yīng)的校正信號。在圖6的實施例中，每個DC偏移校正信號反饋，并在各自的求和節(jié)點624與各自的增益補(bǔ)償視頻信號分量(來自對應(yīng)的離散增益放大器620)相加。
通過從視頻信號分量中去除合適當(dāng)?shù)膮⒖己?或同步信號輸入信號，各個輸出級640R、640G和640B產(chǎn)生輸出信號602R、602G、602B。在一個或多個實施例中，輸出級640包括在同步期間將視頻輸出接地的開關(guān)。當(dāng)對于任一視頻分量信號，垂直同步(例如603V)或水平同步(例如603H)脈沖過高時，視頻輸出(即602)切換到地；否則，視頻輸出切換到偏斜調(diào)節(jié)電路630對應(yīng)的視頻信號輸出。用于本發(fā)明的開關(guān)電路的實施例如圖7所示。在其他非RGBHV視頻格式中，可不去除同步信號，和/或同步信號可添加到某些視頻分量以重新構(gòu)成傳輸?shù)囊曨l格式。
在圖7中，Rx701是來自偏斜調(diào)節(jié)電路630輸出的視頻源，Ry702是經(jīng)過去除的視頻輸出。垂直同步去除信號(即VSync)與水平同步去除信號(即VSync)進(jìn)行或運(yùn)算，以產(chǎn)生開關(guān)710的“選擇”信號。在一個或多個實施例中，垂直和水平同步去除信號由電路提供給輸出級640，所述電路檢測同步檢測器650H和650V(如圖6所示)的同步信號。當(dāng)選擇信號為真(“T”)，視頻輸出Ry702通過開關(guān)710接地以消除同步脈沖。否則，即當(dāng)選擇信號為假(“F”)時，視頻輸出Ry702連接到輸入信號Rx701。
在圖6的實施例中，通過將偏斜調(diào)節(jié)電路630相應(yīng)輸出處的適當(dāng)顏色分量信號(例如，垂直同步信號的紅色(即Ry)分量和水平同步信號的藍(lán)色(即By)分量)與適當(dāng)?shù)膮⒖茧妷弘娖较啾容^，來檢測同步脈沖。比較器可用于所述比較。這樣，在圖6的實施例中，當(dāng)偏斜調(diào)節(jié)電路630的Ry輸出滿足參考電壓閾值電平VREF時，由垂直同步檢測器650V產(chǎn)生垂直同步信號；當(dāng)偏斜調(diào)節(jié)630電路的By輸出滿足參考電壓閾值電平HREF時，由水平同步檢測器650H產(chǎn)生水平同步信號。
這樣，描述了一種新穎的用于自動補(bǔ)償通過導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l的插入損耗的方法和系統(tǒng)。應(yīng)該理解到，上面描述的裝置和方法的電路只是本發(fā)明的原理的應(yīng)用，并且在不偏離權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的提前下，可進(jìn)行許多其他實施例和修改。例如，雖然描述了對于包括通過雙絞線傳輸?shù)娜N顏色分量的視頻信號的示例性實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解到，本發(fā)明可用于通過任意數(shù)量或任意類型的導(dǎo)線傳輸?shù)娜我忸愋偷男盘枴?br> 權(quán)利要求
1.一種用于自動補(bǔ)償通過導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l的損耗的方法，包括通過導(dǎo)線接收輸入視頻信號，所述輸入視頻信號包括參考信號；通過將補(bǔ)償應(yīng)用于所述輸入視頻信號，從所述輸入視頻信號產(chǎn)生輸出視頻信號，其中所述補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用包括測量所述輸出信號中的所述參考信號的當(dāng)前電平；將所述參考信號的所述當(dāng)前電平與第一電平進(jìn)行比較；以及改變所述補(bǔ)償，直至所述參考信號的所述當(dāng)前電平近似等于所述第一電平。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述參考信號包括負(fù)電壓脈沖。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述參考信號在發(fā)送站處加到所述輸入視頻信號中。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對于所述參考信號的所述當(dāng)前電平的所述測量包括在所述參考信號的上升沿對所述輸出視頻信號采樣。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入視頻信號是格式化的視頻信號的分量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述輸入視頻信號包括差分視頻信號。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述補(bǔ)償包括將可選的多個固定補(bǔ)償電路連接到可變補(bǔ)償電路。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，改變所述補(bǔ)償?shù)乃霾襟E包括調(diào)整所述可變補(bǔ)償級的補(bǔ)償電平；以及選擇固定補(bǔ)償級的數(shù)目。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述可變補(bǔ)償級提供了最大第一補(bǔ)償電平的可變補(bǔ)償量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述多個固定補(bǔ)償級的每個提供了近似等于所述第一補(bǔ)償電平的固定補(bǔ)償量。
11.一種用于補(bǔ)償通過導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l的損耗的裝置，包括接收通過導(dǎo)線傳輸?shù)妮斎胍曨l信號的輸入，所述輸入視頻信號包括參考信號；連接到所述輸入的補(bǔ)償電路，用以產(chǎn)生輸出視頻信號，其中，由所述補(bǔ)償電路提供的補(bǔ)償量由一個或多個控制信號控制；以及控制器電路，用于根據(jù)所述參考信號的采樣值，產(chǎn)生所述一個或多個控制信號。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述參考信號包括負(fù)電壓脈沖。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述參考信號在發(fā)送站處加到所述輸入視頻信號中。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述控制器電路包括連接到所述輸出視頻信號的比較器，當(dāng)所述采樣值近似等于第一值時，所述比較器產(chǎn)生第一信號；以及連接到所述比較器和所述補(bǔ)償電路的微控制器，其中，所述微控制器產(chǎn)生所述一個或多個控制信號，使所述采樣值近似等于所述第一值。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述輸入視頻信號是視頻信號格式的分量。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述輸入視頻信號包括差分視頻信號。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述補(bǔ)償電路包括可選的多個固定補(bǔ)償電路，所述電路連接到可變補(bǔ)償電路。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述可變補(bǔ)償電路提供了最大第一補(bǔ)償電平的可變補(bǔ)償量。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述多個固定補(bǔ)償級的每個提供了近似等于所述第一補(bǔ)償電平的固定補(bǔ)償量。
20.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述參考信號包括同步信號。
全文摘要
提出一種用于自動補(bǔ)償通過導(dǎo)線傳輸?shù)囊曨l信號的插入損耗的方法和裝置。具體地說，本發(fā)明適用于通過長距離的CAT－5或類似的雙絞線電纜的視頻傳輸。給每對導(dǎo)線提供具有已知形式和強(qiáng)度的參考信號(如脈沖信號)，所述導(dǎo)線用于從發(fā)送機(jī)到接收機(jī)運(yùn)送視頻信號分量。接收機(jī)包括用于每個導(dǎo)線對的可調(diào)增益放大器，視頻信號分量通過所述導(dǎo)線對傳輸。放大器的增益最初設(shè)置在初始電平(如其最大增益)以允許參考信號的檢測。一旦在導(dǎo)線對中檢測到參考信號，則調(diào)整放大器增益，使得參考信號的電平恢復(fù)到接近其原始的形式和強(qiáng)度。
文檔編號H04N5/765GK101094376SQ20071010422
公開日2007年12月26日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者羅斯蒙德·威廉姆·霍爾, 唐納德·E·帕羅克 申請人:Rgb系統(tǒng)公司