TI SDI 传输方案

Family	Reclocker	Description
3G/HD/SD	LMH0356	3Gbps HD/SD SDI Reclocker with 4:1 Input Mux and FR4 EQs
	LMH0346	3Gbps HD/SD SDI Reclocker with Dual Differential Outputs
HD	LMH0056	HD/SD SDI Reclocker with 4:1 Input Multiplexer
	LMH0046	HD/SD SDI Reclocker with Dual Differential Outputs
SD	LMH0036	SD SDI Reclocker with 4:1 Input Multiplexer
	LMH0026	SD SDI Reclocker with Dual Differential Outputs

表 3 重定时器系列

线缆驱动器

SDI 线缆驱动器用来加强对线缆的驱动能力，提供标准的800mV 峰峰值输出电压摆幅，没有预加重和去加重功能。TI 的线缆驱动器系列如表4 所示。

Family	Cable Driver	Description
3G/HD/SD	LMH0307	3Gbps HD/SD SDI Dual Output Cable Driver with Cable Detect
	LMH0303	3Gbps HD/SD SDI Cable Driver with Cable Detect
	LMH0302	3Gbps HD/SD SDI Cable Driver
HD	LMH0202	LMH0202 SMPTE 292M / 259M Serial Digital Cable Driver
	LMH0002	SMPTE 292M / 259M Serial Digital Cable Driver
SD	LMH0001	SMPTE 259M / 344M Serial Digital Cable Driver

表 4 线缆驱动器

3. PCB 布板建议

SDI 信号比特率最高至2.97Gbps，因此SDI 的信号路径必须严格按照高频电路的设计方法处理，否则无法得到高质量的传输性能。SMPTE 协会也定制了关于SDI 信号回损的指标要求，如图6 所示。为了满足这个指标，我们必须精细地设计整个SDI 传输路径以保证阻抗的连续性，尤其在BNC 连接器的选择、线缆的选择、PCB 布局、原理图设计、合适的SDI 器件选择上需特别注意。

图 6 SMPTE 规定的回损指标

现实中，由于端口间阻抗的不匹配，任何输入输出信号都会被输入或者输出端反射一部分，反射波会与正向波叠加而恶化正向波形，因此我们必须设计好整个链路的阻抗匹配以降低反射，在高速信号中尤为重要。

回波损耗（Return Loss）或者S11/S22(S 参数)是用来定义回波损耗大小的指标， 其中S11/S22 是反射功率与正向功率的比值，它们与输入输出阻抗的对应关系如下，



回波损耗与S11 的关系如下，

RL = - 20log|S11|

其中Z0 是传输线的特征阻抗。

从公式中可以看出回波损耗完全由输入输出阻抗与传输线特征阻抗是否匹配决定。除了要使用正确的匹配元器件值，高质量的PCB 走线对阻抗匹配也至关重要，因为信号走线上寄生的电感电容会影响阻抗，不适当的过孔、拐弯、线宽等都会影响走线阻抗。

一些基本的高速信号PCB 布线原则列举如下：

采用高质量的BNC 接头

低质量的BNC 接头的阻抗可能与要求的75 欧姆相差甚远

微带线的设计和制造必须保证高精度

微带线的阻抗与线宽和PCB 制造工艺直接相关

SDI 信号线应尽可能的短且直

短线有更少的寄生电感电容值，对阻抗的影响更低，且长度相对于信号波长越短，反射波对正向波的影响越低弯曲的走线有不连续的宽度，导致不连续的阻抗，从而导致反射

匹配电路采用高Q 值的射频电感电容

普通电感电容在高频下的感值或者容值与标称值相差甚远，导致实际阻抗与标称阻抗相差甚远

匹配元器件尽可能的靠近IC 管脚

不要有过孔

4. 电源设计建议

SDI 对眼图、抖动、噪声等有严格的要求，低噪声低纹波的电源设计方案对SDI 信号链路非常重要。图7 是一个典型的线缆驱动器的应用原理图，可以看出电源Vcc 是通过一个75 欧姆的电阻与输出端直接相连的，因此电源上任何的噪声和纹波都会直接耦合到输出信号端。 SMPTE 规范了输出电压幅度典型值是800mV， 一个3G SDI 经过200 米的电缆传输后最多可以被衰减50dB ，而低频的电源噪声和纹波在经过长电缆以后几乎没有衰减，这意味着SDI 信号幅度在经过电缆传输以后可以低至几mV，这与电源噪声和纹波已非常接近，此时电源将大大恶化SDI 的信噪比。因此，电源噪声和纹波必须很低，建议采用低噪声的LDO（如TI 的LP3878）给所有SDI 器件供电，而不是直接采用DC/DC。

图 7 SDI 器件对电源的要求

5. 总结

SDI 由于具有高清晰度，传输时延小，升级改造原有模拟视频监控网络容易等巨大优势正越来越被安防市场认可并采用，国内外主流的安防设备厂商都已经有非常成熟的从摄像头前端、中继、切换、分发、后端图像处理、识别、存储等环节的全套SDI 解决方案，并已成功应用于银行、交通、平安城市等各行各业，SDI 替换部分IP 监控网络和模拟视频监控网络是大势所趋。

TI 在SDI 技术应用之初就为客户提供了优秀丰富的全套SDI 传输方案，并得到市场的广泛认可。我们在深刻理解了SDI 相关器件的工作原理，正确地选择合适的SDI 器件，合理地PCB 布线和电源设计，依托TI 强劲的产品和技术支持，就可以设计出高质量的SDI 产品。

6. 参考文献
1. Zhang Keqian, Li Dejie, Electromagnetic Theory in Microwaves and Optoelectronics
2. LMH0346 datasheet, Literature number SNLS248I
3. LMH0302 datasheet, Literature number SNLS247F