HDMI导电滑环及HDMI导电滑环信号传输系统的制作方法

本实用新型涉及导电滑环领域，特别是涉及一种HDMI导电滑环及一种HDMI导电滑环信号传输系统。

背景技术：

随着社会发展，娱乐影视等行业飞速发展，视频音频技术也不断取得进步。其中，HDMI，全称高清晰多媒体接口，是被设计来取代较旧的模拟影音传送接口。HDMI是一种全数字化视频和声音发送接口，它支持各类电视与电脑图像格式，包括SDTV、HDTV视频画面，还有多声道数字音频。在传送时，各种视频数据将被HDMI收发芯片以最小化传输差分信号技术编码成数据数据包。相应的，用于传输HDMI信号的HDMI线缆不仅可以实现高带宽高速率传输，还可以实现同时传输视频信号和音频信号。

导电滑环是一种用于实现两个相对转动机构间功率、信号传送的电连接器件。应用于HDMI信号传输的导电滑环通常被称为HDMI导电滑环，随着高清影像和高清显示器的发展，越来越多的电子设备，尤其是高清显示设备集成了HDMI导电滑环。

但是普通的HDMI导电滑环很难满足HDMI2.0版本规范的传输带宽，它在4K和2K分辨率的情况下，信号损耗就会很大，而且传输距离较短。例如，普通的HDMI导电滑环在传输超过3兆的视频、音频中就产生损耗。另外，本领域还有一种方法就是使用高频滑环和射频电缆传输视频信号，这种方法虽然传输性能良好，但是成本极高，而且只能传输视频，如果传输音频需要另外的线路。

可见，如何研发一种在传输HDMI信号过程中，传输带宽较小、信号损耗较大、传输距离较短的HDMI导电滑环，是丞待本领域技术人员解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种HDMI导电滑环及一种HDMI导电滑环传输系统，用以解决传统HDMI导电滑环在传输HDMI信号的过程中，传输带宽较小、信号损耗较大、传输距离较短的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种HDMI导电滑环，包括：与所述HDMI导电滑环一端相连接的HDMI信号放大器；

其中，所述HDMI导电滑环用于将HDMI信号发送到所述HDMI信号放大器，所述HDMI信号放大器用于将所述HDMI信号进行放大。

优选的，所述HDMI导电滑环的一端设置有HDMI连接器，所述HDMI信号放大器上设置有HDMI接口，所述HDMI连接器与所述HDMI接口相互配合连接。

优选的，所述HDMI信号放大器与所述HDMI导电滑环的定子端相连接，所述定子端与所述HDMI导电滑环的转子端相连接。

优选的，所述定子端设置有第一定子电刷和第二定子电刷，所述第一定子电刷和所述第二定子电刷上交错分布有TMDS信号线。

优选的，所述TMDS信号线与所述转子端通过两个接触点相连接。

优选的，所述转子端设置有转子内置线缆，所述转子内置线缆与转子外置线缆相连接，所述转子内置线缆与所述转子外置线缆连接处包有屏蔽材料；

所述定子端设置有定子内置线缆，所述定子内置线缆与定子外置线缆相连接，所述定子内置线缆与所述定子外置线缆连接处包有屏蔽材料。

优选的，所述转子内置线缆、所述转子外置线缆、所述定子内置线缆、所述定子外置线缆均包括十九根子线缆，各个子线缆与对应的子线缆外接处均包有屏蔽材料。

优选的，所述屏蔽材料包括铝箔、屏蔽网和外被。

本实用新型还提供了一种HDMI导电滑环信号传输系统，包括发送端和接收端，还包括上述HDMI导电滑环，所述HDMI导电滑环连接有所述HDMI信号放大器的一端与所述接收端通过HDMI线缆相连接，所述HDMI导电滑环的另一端与所述发送端通过HDMI线缆相连接。

优选的，所述HDMI导电滑环的特性阻抗值为所述HDMI线缆的标准阻抗值的二倍。

本实用新型所提供的一种HDMI导电滑环，包括与所述HDMI导电滑环一端相连接的HDMI信号放大器，其中，所述HDMI导电滑环用于将HDMI信号发送到所述HDMI信号放大器，所述HDMI信号放大器用于将所述HDMI信号进行放大。可见，本实用新型提供的HDMI导电滑环集成有HDMI信号放大器，在传输HDMI信号的过程中，所述HDMI信号放大器会对HDMI信号进行放大，从而增大了传输带宽、降低了HDMI信号损耗、延长了HDMI信号的传输距离。

本实用新型还提供了一种HDMI信号传输系统，其作用与上述一种HDMI导电滑环的作用相对应，这里不再赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的HDMI导电滑环实施例一结构示意图；

图2为本实用新型提供的HDMI导电滑环实施例二结构示意图；

图3为本实用新型提供的转子轴芯的结构示意图；

图4为本实用新型提供的平行板腔体结构示意图；

图5为本实用新型还提供的定子电刷布线结构示意图；

图6为本实用新型提供的定子电刷与转子轴芯的连接方式示意图；

图7为本实用新型提供的线缆接线屏蔽方式示意图；

图8为本实用新型提供的一种HDMI导电滑环信号传输系统的结构示意图；

图9为本实用新型提供的不同HDMI导电滑环阻抗的试验曲线图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种HDMI导电滑环及一种HDMI导电滑环信号传输系统，增大了传输带宽、降低了HDMI信号损耗、延长了HDMI信号的传输距离。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面开始详细介绍本实用新型提供的一种HDMI导电滑环，参见图1，本实用新型提供的一种HDMI导电滑环包括：

与所述HDMI导电滑环100一端相连接的HDMI信号放大器200；其中，所述HDMI导电滑环用于将HDMI信号发送到所述HDMI信号放大器，所述HDMI信号放大器用于将所述HDMI信号进行放大。

导电滑环是一种用于实现两个相对转动机构间功率、信号传送的电连接器件。HDMI是一种全数字化视频和声音发送接口，它支持各类电视与电脑图像格式，包括SDTV、HDTV视频画面，还有多声道数字音频。用于传输HDMI信号的HDMI线缆不仅可以实现高带宽高速率传输，还可以实现同时传输视频信号和音频信号。本实施例中所涉及的HDMI导电滑环指用于传输HDMI信号的导电滑环。

参见图2，HDMI导电滑环包括转子端120和定子端130。

具体的，参见图3，转子端包括转子轴芯121，转子轴芯大体呈一个圆柱形状，转子轴芯中间部分由一系列如图4所示的平行板腔体组成，平行板腔体由导电环122和绝缘片123交错分布构成，相应的，转子轴心的中间部分也是由导电环和绝缘片交错分布构成。优选的，导电环可以为铜环，转子轴芯部分的铜环从左至右可以标记为1#-28#，其中1#-5#、6#-10#、11#-15#、16#-20#可以依次对应4组TDMS信号线对每对信号线之间空两环，其中，5#、10#、15#、20#可以依次对应每组TMDS信号线对中的屏蔽线，21#-23#可以为时钟信号线，其中，23#对应时钟信号线的屏蔽线，24#-27#为剩余的4根功能线，28#为HDMI线缆的外部屏蔽线。

与所述转子端相连接的定子端，如图5所示，包括两个定子电刷，分别为第一定子电刷和第二定子电刷。第一定子电刷和第二定子电刷均为一个半空心圆柱形状，两个定子电刷相互配合连接，可以组成一个完整的空心圆柱，所述空心圆柱与转子轴芯相互配合。两个定子电刷上分别布有28个可以接线的接口。图5中的定子电刷上的接口由上到下，与图3中的导电环由左到右相互对应，也就是说定子电刷上的接口由上到下的前20个接口对应4组TMDS信号线。

需要说明的是，作为一种优选方式，本实施例采用了第一定子电刷131与第二定子电刷132上交错分布TMDS信号线的布线方式。也就是说，如图5，如果将4组TMDS信号线按照由上到下的顺序标记为第一TMDS信号线001、第二TMDS信号线002、第三TMDS信号线003、第四TMDS信号线004，那么第一定子电刷上布有第二TMDS信号线和第四TMDS信号线，第一定子电刷上布有第一TMDS信号线和第三TMDS信号线。通过这种布线方式，可以有效降低TMDS信号线之间的信号串扰。至于剩余的8根线，包括时钟信号线，时钟信号线的屏蔽线，功能线，和HDMI线缆的外部屏蔽线，可以如图5所示，布在第二定子电刷上。

定子电刷与转子轴芯通过信号线相接触，与传统定子电刷与转子轴系的接触方式不同，作为另一种优选方式，本实施例中定子电刷上的信号线与转子轴芯有两个接触点，我们可以称之为两点耦合。例如，参见图6，可以是第一TMDS信号点001中的某根信号线与导电环122相接触。两点耦合不仅仅可以降低信号在传输过程中的信号损耗，还可以提高信号传输的冗余度。

如图2所示，所述HDMI信号放大器可以与转子端相连接。具体的，转子端可以设置有HDMI连接器110，所述HDMI信号放大器上可以设置有相应的HDMI接口210，所述HDMI连接器与所述HDMI接口相互配合连接。这种连接方式便捷而灵活。除此之外，所述HDMI信号放大器还可以通过焊接的方式与转子端相连接。这里值得注意的是，本实施例不限定HDMI信号放大器与转子端相连接，也就是说，本实施例中HDMI信号放大器也可以连接在定子端，并不影响本实施例的实施效果。

参见图2，所述HDMI导电滑环的所述转子端设置有转子内置线缆140，所述转子内置线缆与转子外置线缆150相连接，所述转子内置线缆与所述转子外置线缆连接处包有屏蔽材料160；所述定子端设置有定子内置线缆141，所述定子内置线缆与定子外置线缆151相连接，所述定子内置线缆与所述定子外置线缆连接处包有屏蔽材料161。

需要说明的是，HDMI2.0版本规范中定义了HDMI线缆由19根子线组成，包括4组TMDS信号对、1组时钟信号线和4根功能线，其中每组TMDS信号对包括1对差分线和1根屏蔽地线，每组时钟信号线包括1对双绞线和1根屏蔽地线。由此可知，以上提及的转子内置线缆、转子外置线缆、定子内置线缆和定子外置线缆均包括19根子线缆。线缆与线缆进行对接时，首先需要去掉成型的线缆的外皮，然后分别找到每根子线缆对应的子线缆，将两者进行对接。例如，功能线子线缆应该与功能线子线缆相对接。

作为一种优选的屏蔽方式，参见图7，本实施例中转子内置线缆与转子外置线缆连接处可以按照如下方式进行屏蔽：每根子线缆与对应的子线缆进行对接的地方单独包裹铝箔010，将19个子线缆对应的对接处全部包裹完铝箔之后，对19根子线缆进行统一的再次包裹铝箔020，然后在该铝箔层外表面包裹屏蔽网030，最后在屏蔽网外层包裹外被040，具体的可以为PVC注塑。

以上对本实施例提供的一种HDMI导电滑环进行了详细介绍，本实施例所提供的HDMI导电滑环包括与所述HDMI导电滑环一端相连接的HDMI信号放大器，所述HDMI导电滑环用于将HDMI信号发送到所述HDMI信号放大器，所述HDMI信号放大器用于将所述HDMI信号进行放大。

可见，本实用新型提供的HDMI导电滑环集成有HDMI信号放大器，因此，在传输HDMI信号的过程中，所述HDMI信号放大器会对失真的HDMI信号进行平衡、放大并输出，从而增大了传输带宽、降低了HDMI信号损耗、延长了HDMI信号的传输距离。

下面对本实用新型实施例提供的HDMI导电滑环信号传输系统进行介绍，下文描述的HDMI导电滑环信号传输系统，采用了上文描述的HDMI导电滑环。

参见图8，本实施例提供的HDMI导电滑环信号传输系统包括：上述实施例所描述的HDMI导电滑环，所述HDMI导电滑环连接有所述HDMI信号放大器的一端与所述接收端300通过HDMI线缆410相连接，所述HDMI导电滑环的另一端与所述发送端500通过HDMI线缆411相连接。

其中，关于HDMI导电滑环的结构可以参见上述实施例的相关描述，这里不再展开介绍。但是，为了保证接收端接收到的HDMI信号损耗尽可能的小，本实施例可以将所述HDMI信号放大器连接在HDMI导电滑环靠近接收端的一侧。

下面详细说明本实施例的一种优选方式，也就是HDMI导电滑环与HDMI线缆的阻抗匹配问题。我们知道，HDMI导电滑环设计的理论基础是传输线理论，HDMI导电滑环设计追求的目标是使HDMI导电滑环在转动过程中的特性尽量与HDMI线缆的传输特性一致，具体的包括阻抗匹配、插损小等。因此，HDMI导电滑环的特性阻抗可以设计成尽可能接近HDMI线缆本身的差分阻抗值。而根据HDMI2.0版本规范，可以确定线缆的差分阻抗标准为100±10％欧姆，因此，在HDMI导电滑环信号传输系统中，HDMI导电滑环的特性阻抗可以尽可能接近100欧姆。

参见图3，转子轴芯采用平行板式腔体，以保持和平衡双绞线一致。而平行板腔体的特性阻抗和滑环的导电环的尺寸、绝缘片的材质及尺寸是紧密相关的，因此改变平行板腔体的相关参数就可以改变HDMI导电滑环的阻抗。基于这种思想，我们就可以设计出阻抗值为我们想要的理想阻抗的HDMI导电滑环。

但是，还要注意一点，由于HDMI导电滑环的转子轴芯是转动的，所以HDMI导电滑环转动到不同位置时滑环的特性阻抗不同，因此我们也就无法保证HDMI导电滑环在转动过程中的任一时刻，都与HDMI线缆的阻抗相匹配。而阻抗不匹配就产生反射，有反射就带来反射损失，从而引起信号的衰减。

综合以上几点考虑，本实用新型的发明人通过大量实验，最终证实，将HDMI导电滑环的特性阻抗值设置为HDMI线缆的标准阻抗值的二倍时，阻抗匹配效果最佳，滑环的传输性能最好。因此，作为一种优选方式，本实施例中HDMI导电滑环的特性阻抗值为200欧姆。

具体的，参见图9，图中L为插入损耗，也就是衡量信号损耗大小的数据。通过设计HDMI导电滑环的特性阻抗，使其在转动一周的情况下各点的L值都较小，是我们设计特性阻抗的目的。图9为在保证其他实验条件一致，仅改变HDMI导电滑环的特性阻抗时，得到的数据线。其中，曲线1为HDMI导电滑环的特性阻抗为300欧姆时，L与转动角度θ的关系，曲线2为HDMI导电滑环的特性阻抗为200欧姆时，L与转动角度θ的关系。显然，曲线2在各个角度的L值平均水平要明显低于曲线1在各个角度的L值平均水平。在这里，其他对比试验数据不再一一列举，最终经过计算，确定选取特性阻抗选择为200欧姆时，L值平均水平最低，也就是匹配效果最优。

本实施例的提供的一种HDMI导电滑环信号传输系统，不仅仅通过在HDMI导电滑环上集成HDMI信号放大器，而且通过设计HDMI导电滑环的特性阻抗与HDMI线缆的差分阻抗相匹配，在上述实施例的基础上，进一步降低了HDMI信号的损耗，延长了HDMI信号的传输距离。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本实用新型所提供的一种HDMI导电滑环及一种HDMI导电滑环信号传输系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。