一种512×512的广播级超大规模3gsdi矩阵的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种512×512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其包括信号输入处理模块、切换模块及信号输出处理模块；信号输入处理模块用于对经过3GSDI信号进行均衡处理及初级时钟恢复处理；切换模块用于实现3GSDI信号512路输入信号与512路输出信号的切换及其中任意路输入信号与任意路输出信号的交叉切换；信号输出处理模块用于对3GSDI信号进行第二级时钟恢复处理及信号驱动处理。本发明能够有效解决3GSDI信号在传输切换过程中的信号损耗问题，提高广播级矩阵设备的安全性与稳定性；同时采用两块12U的PCB板连接构成24U的PCB板的结构有效解决因矩阵尺寸规模增大导致PCB板变形问题。
【专利说明】—种512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频信号处理领域，具体的说是涉及一种512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵。
【背景技术】
[0002]视频矩阵是指通过阵列切换的方法将m路视频信号任意输出至n路监看设备上的电子装置。常见的视频信号矩阵按照输入、输出通道的不同，一般有8X8、16X16、32X16、32X32、64X32、64X64、96X96、128X128、256X256、512X512 等多种规格，乘号前面的数字是输入信号的路数，乘号后面的数字代表输出信号的路数。
[0003]视频矩阵广泛应用于电视台、移动电视、安防监控等设备中。不同的行业应用对矩阵的性能、规格等都有不同的要求。广播级视频矩阵的要求很高，不仅体现在信号指标，还体现在设备的安全性、稳定性，对系统的易于维护性也有很高的要求。随着信号采集端数量的急剧增加，当前的256路以下规模矩阵不能满足市场使用的需求，急需一种超大规模的矩阵填补市场的空白。
【发明内容】
[0004]鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种512X512的具有两级时钟恢复功能的广播级超大规模3GSDI矩阵，以满足了广电及安防行业对矩阵路数的需要。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
[0006]—种512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵,包括信号输入处理模块、切换模块以及信号输出处理模块，其特征在于:所述的信号输入处理模块用于对经过同轴线缆传输的3GSDI信号进行均衡处理以及初级时钟恢复处理后，将处理后的3GSDI信号送至与所述信号输入处理模块连接的切换模块；所述的切换模块用于实现3GSDI信号512路输入信号与512路输出信号的切换以及其中任意路输入信号与任意路输出信号的交叉切换；所述的信号输出处理模块用于对所述切换模块输出的3GSDI信号进行第二级时钟恢复处理以及信号驱动处理。
[0007]所述的信号输入处理模块包括用于对经过同轴线缆传输的3GSDI信号进行均衡处理的均衡处理芯片以及用于对均衡处理后的3GSDI信号进行初级时钟恢复处理的初级时钟恢复芯片。
[0008]所述的切换模块包含四组切换模块，所述的切换模块采用GX3290、GX3246或M2117X作为切换处理芯片。
[0009]所述的信号输出处理模块包括用于对所述切换模块输出的3GSDI信号进行第二级时钟恢复处理的第二级时钟恢复芯片以及对第二级时钟恢复处理后的3GSDI信号进行信号驱动处理的信号驱动芯片。
[0010]所述的矩阵切换器还包括CPU单元，所述CPU单元用于监控矩阵切换器的运行状态以及实时控制矩阵切换器的切换运行。[0011]所述的矩阵切换器还包括通讯控制模块，所述通讯控制模块包括命令处理单片机电路以及命令接收单片机电路，所述命令接收单片机电路完成外部命令的筛选接收，所述命令处理单片机电路用于完成外部命令的解释并发送命令信号至CPU单元、信号输入处理模块以及信号输出处理模块。
[0012]所述的CPU单元与通讯控制模块连接，通过通讯控制模块接收控制命令。
[0013]所述的矩阵切换器涉及的各个模块及单元均设置冗余备份结构。
[0014]所述的矩阵切换器还包括将上述模块及单元布设于其上的PCB板，所述的PCB板是由两块12U的PCB板连接构成24U的PCB板。
[0015]所述的PCB板之间通过柔性扁平电缆实现连接。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0017]本发明能够有效解决3GSDI信号在传输切换过程中的信号损耗问题，最大限度保证3GSDI信号在矩阵设备中的无损传输且极大提高了广播级矩阵设备的安全性与稳定性；同时采用两块12U的PCB板连接构成24U的PCB板的结构有效解决因矩阵尺寸规模增大导致PCB板变形进而影响产品质量的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵结构示意图；
[0019]图2为本发明的母板通过FFC线缆连接说明示意图；
[0020]图3为第I路的信号输入模块电路图；
[0021]图4-1为第I路切换模块的信号接口电路图；
[0022]图4-2为第I路切换模块的控制接口电路图；
[0023]图5为第I路信号输出处理电路图；
[0024]图6为CPU单元模块详细电路图；
[0025]图7-1为通讯模块的命令处理详细电路图；
[0026]图7-2为通讯模块命令接收详细电路图；
[0027]图8-1为冗余处理机制过程正常工作示意图；
[0028]图8-2为冗余处理机制过程发生故障时工作示意图；
[0029]图8-3为冗余处理机制过程发生故障时工作示意图；
[0030]图8-4为冗余处理机制过程发生故障时工作示意图；
[0031]图8-5为冗余处理机制过程发生故障时工作示意图。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
[0033]本发明提出了一种512 X 512的广播级超大规模3GSDI矩阵，大大满足了广电及安防行业对矩阵路数的需要。但是，512路输入与512路输出会导致矩阵尺寸规模的增大，从而产生一系列问题。矩阵尺寸规模增大的设计瓶颈之一是机箱宽度标准固定的情况下，机箱内作为背板的PCB板尺寸不能无限扩大，根据PCB板制作工艺，目前PCB板的最佳尺寸是12U左右(lU=44mm)，然而512X512超大规模3GSDI矩阵需采用24U的PCB板，这样可能会导致PCB板变形等问题影响产品质量。为了解决这一问题，本发明采用两个12U的PCB板连接构成24U的PCB板。而PCB板之间的连接是一项关键技术，传统矩阵使用专用高速电缆传输高速信号，专用高速电缆及其连接器基本都是从国外进口，其具有价格高、采购周期长的缺陷。本专利采用FFC (柔性扁平电缆)代替专用高速电缆传播3GSDI高速数字信号，成本低、采购周期短，并且信号传输特性经过实际产品测试完全满足信号传输质量的要求，其连接如图2所示，具体的所述的矩阵切换器由2个12U的256路输入、256路输出PCB板采用FFC (柔性扁平电缆)连接，最大可实现3GSDI信号512路输入与512路输出。
[0034]广播级产品的技术指标要求非常高，且3GSDI信号的传输对环境的要求极其苛亥IJ。通过对3GSDI信号传输特性研究，在产品中采用双时钟恢复技术，实现了超大规模与高速性能的结合。初级时钟恢复是解决3GSDI信号经过矩阵前级设备到矩阵经过同轴线缆传输后信号指标下降严重的问题；第二级时钟恢复是解决视频信号经过矩阵内部的切换处理后存在的信号损耗问题。双时钟恢复技术最大程度的实现了 3GSDI信号在矩阵设备中的无损传输。
[0035]如图1所示，具体的所述的矩阵包括信号输入处理模块、切换模块、信号输出处理模块、CPU单元以及通讯控制模块:
[0036]一、信号输入处理模块
[0037]信号输入处理模块共512路输入信号处理电路，这里仅选取如图3所示的“第I路信号输入处理电路图”进行演示说明:3GSDI信号经同轴线缆传输进入信号输入处理模块后，由75欧姆阻抗匹配的单极性信号转换成100欧姆阻抗匹配的差分信号。3GSDI信号在输入处理模块中经过均衡处理及初级的时钟恢复处理，从而系统完成对输入信号的处理。均衡处理芯片(Equalizer)选用TI半导体公司生产的自适应电缆均衡器LMH034X系列芯片，或者选用GENNUM公司生产的GS344X、GS29X4系列芯片；时钟恢复芯片(Reclocker)使用TI公司生产的LMH03X6系列芯片或者选用GENNUM公司生产的GS29X5系列芯片。
[0038]二、切换模块
[0039]切换模块由四组切换模块的组成，四组切换模块最多可实现3GSDI信号512路输入与512路输出并且可以做任意路信号的交叉切换；这里仅选取如图4所示的“第I个切换模块电路图”进行说明，第I路输入信号及第I路输出信号通过切换芯片信号接口传输；其信号的交叉切换由CPU单元发出，由切换芯片控制接口接收。在切换模块中，其切换芯片(Crosspoint)使用GENNUM公司生产的GX3290、GX3246系列芯片，或者Mindspeed公司生产的M2117X系列芯片。
[0040]三、信号输出处理模块
[0041]信号输出处理模块共512路输出信号处理电路，这里仅选取如图5所示的“第I路信号输出处理电路图”进行演示说明:为了提高信号质量，减小信号经过视频矩阵内部切换处理后存在的信号损耗，经切换模块输出的信号在信号输出处理模块中做第二级的时钟恢复处理及信号驱动，3GSDI信号在信号输出处理模块中由差分信号转换成符合传输标准的单极性信号，从而通过同轴线缆传输给后级设备。信号驱动芯片选用GENNUM公司生产的GS2988、GS348X系列驱动芯片或者TI半导体公司生产的驱动芯片LMH030X系列芯片；时钟恢复芯片(Reclocker)使用TI公司生产的LMH03X6系列芯片或者选用GENNUM公司生产的GS29X5系列芯片。[0042]四、CPU单元及通讯控制模块
[0043]每个切换模块配套使用一个CPU单元，这里仅选取如图6所示的“第I个切换模块的CPU单元电路图”进行演示说明:所述CPU单元用于监控矩阵切换器的运行状态以及实时控制矩阵切换器的切换运行。
[0044]所述的矩阵切换器还包括通讯控制模块，所述通讯控制模块包括命令处理单片机电路以及命令接收单片机电路，所述命令接收单片机电路完成外部命令的筛选接收，所述命令处理单片机电路用于完成外部命令的解释并发送命令信号至CPU单元、信号输入处理模块以及信号输出处理模块。其处理电路图如图7所示。
[0045]广播级矩阵的要求不仅体现在信号指标高的一面，还体现在设备的安全性、稳定性，同时对系统的易于维护性也有很高的要求。本专利采用系统级冗余备份设计，如图8所示，即在输入模块、电源模块(由于任意一种矩阵都包括电源模块，因此本专利中未体现该模块)、控制模块、切换模块以及输出模块都采用冗余设计无论矩阵设备的哪一级处理模块出现故障，其对应的冗余模块可在短时间内启用，实现系统的持续性工作，大大提高了广播级矩阵设备的安全性与稳定性。
[0046]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，包括信号输入处理模块、切换模块以及信号输出处理模块，其特征在于:所述的信号输入处理模块用于对经过同轴线缆传输的3GSDI信号进行均衡处理以及初级时钟恢复处理后，将处理后的3GSDI信号送至与所述信号输入处理模块连接的切换模块；所述的切换模块用于实现3GSDI信号512路输入信号与512路输出信号的切换以及其中任意路输入信号与任意路输出信号的交叉切换；所述的信号输出处理模块用于对所述切换模块输出的3GSDI信号进行第二级时钟恢复处理以及信号驱动处理。
2.根据权利要求1所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的信号输入处理模块包括用于对经过同轴线缆传输的3GSDI信号进行均衡处理的均衡处理芯片以及用于对均衡处理后的3GSDI信号进行初级时钟恢复处理的初级时钟恢复芯片。
3.根据权利要求1所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的切换模块包含四组切换模块，所述的切换模块采用GX3290、GX3246或M211XX作为切换处理芯片。
4.根据权利要求1所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的信号输出处理模块包括用于对所述切换模块输出的3GSDI信号进行第二级时钟恢复处理的第二级时钟恢复芯片以及对第二级时钟恢复处理后的3GSDI信号进行信号驱动处理的信号驱动芯片。
5.根据权利要求1所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的矩阵切换器还包括CPU单元，所述CPU单元用于监控矩阵切换器的运行状态以及实时控制矩阵切换器的切换运行。
6.根据权利要求5所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的矩阵切换器还包括通讯控制模块，所述通讯控制模块包括命令处理单片机电路以及命令接收单片机电路，所述命令接收单片机电路完成外部命令的筛选接收，所述命令处理单片机电路用于完成外部命令的解释并发送命令信号至CPU单元、信号输入处理模块以及信号输出处理模块。
7.根据权利要求6所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:；所述的CPU单元与通讯控制模块连接，通过通讯控制模块接收控制命令。
8.根据权利要求6所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的矩阵切换器涉及的各个模块及单元均设置冗余备份结构。
9.根据权利要求8所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的矩阵切换器还包括将上述模块及单元布设于其上的PCB板，所述的PCB板是由两块12U的PCB板连接构成24U的PCB板。
10.根据权利要求9所述的512X512的广播级超大规模3GSDI矩阵，其特征在于:所述的PCB板之间通过柔性扁平电缆实现连接。
【文档编号】H04N5/268GK103595928SQ201310589712
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】周春雷, 马庆强 申请人:大连科迪视频技术有限公司