高清传输-HDMI信号的完整性分析

　　输线的特征阻抗取决于其结构及材料的选择。图1是一个HDMI线缆的街头部分，其典型结构如图2所示，主要包括线材和连接器部分。

　　
图1：HDMI线缆（局部）

　　图1：HDMI线缆（局部） 图2：HDMI线缆头部结构

　　为了能够保证线缆的特征阻抗，首先要保证线材的特征阻抗能够尽量接近目标特征阻抗。图3是HDMI Type A/C线缆所用线材的截面图，确定了材料之后，可以使用2D场求解器确定其特征阻抗，经适当的调整结构参数就可以确定线材个部分的设计尺寸。

　　图3：Type A/C线材模型

　　连接器是线缆能够实现可分离连接的关键结构。由于连接器的结构比较复杂，在阻抗控制方面远不及线材容易实现，所以一般的业界规格里面，对连接器区段的阻抗匹配的规格略有放松。即便是如此，对于高速互联的连接器，在控制阻抗方面仍然面临很大的挑战。图4是一款HDMI线缆的特征阻抗测试的结果，该结果表明该连接器区域内存在较大的特这阻抗偏差（超出规格），而且存在特征阻抗较大区域的时间过长等一些列的问题。

　　图4：某型HDMI连接器特征阻抗测试结果

　　透过三维高频结构分析，能够有效预测连接器区段内的散射矩阵，获得结构的高频特性评估的依据。和结构的力学评估类似，高频结构分析，也大致需要以下几个步骤：首先建立结构的三维，接着指定各个零件的高频材料特性，其次必须设定适当的边界条件及背景分析，最后就可以加入求解设定并进行结构的高频分析，图5给出了高频结构分析的模型局部效果。

　　图5：HDMI cable to board连接器高频结构分析模型

　　通过结构高频分析，可以得到结构的散射矩阵或者RLGC矩阵，然后就可以使用SPICE软件进行时域及频域的分析（图：6），通过特定的运算与转换就可以得到包括特征阻抗（图7）在内的各种高频特性的仿真结果。

　　
　图6 HDMI cable to board连接器SPICE模型

　 图7 HDMI连接器特征阻抗仿真结果