基于大型飛機任務系統(tǒng)的DVI視頻分配技術研究?

張吉璇 楊 成

（中國飛行試驗研究院 西安710089）

1 引言

在大型飛機上對任務系統(tǒng)進行視頻采集記錄，已經成為現(xiàn)代試飛測試中必不可少的一部分。對大型飛機進行試飛測試時，任務系統(tǒng)位于機身后方，測試系統(tǒng)多處于機身中部，需要對任務系統(tǒng)視頻信號進行多路分配，實現(xiàn)同一視頻信號多屏顯示的功能。

本文研究一種DVI視頻分配器，對任務系統(tǒng)進行多路分配，實現(xiàn)同一視頻信號可顯示可記錄功能，且克服了大型飛機遠距離傳輸記錄困難，整個系統(tǒng)體積減小，性能穩(wěn)定，可靠性高。

2 設計要點及技術指標

針對試飛過程中，飛機的體積特點、功能需求，需要研制DVI視頻分配器，接收飛機上光電轉換器輸出的DVI視頻信號，進行信號分配，輸出1路原始信號，信號電氣特性與輸入一致，進行任務系統(tǒng)顯示，同時輸出1路轉換后的DVI視頻信號用于采集記錄。

設計過程中需要考慮三個技術特性。

1）DVI視頻信號輸出特性。本文中采用的輸入DVI信號源為符合DVI 1.0標準，圖像分辨率為1920×1080像素，60Hz的視頻信號，則輸出視頻與輸入視頻信號特性相同。

2）DVI分配器均衡配置特性。可方便調節(jié)分配器上的均衡值，實現(xiàn)在傳輸損耗較大的鏈路中，有效改善接收端的信號質量。

3）DVI分配器中繼傳輸特性。研究中繼傳輸技術，解決大型飛機遠距離傳輸?shù)膯栴}，保證傳輸距離大于26m不失真。

3 電路原理框圖及原理分析

DVI視頻分配器用于對任務系統(tǒng)顯示器的DVI信號進行抽引采集，將光電轉換器輸出至任務顯示器的DVI視頻信號進行分配，輸入端采用任務顯示器的視頻信號輸入原機線纜，輸出兩路視頻信號一路至采集記錄設備，另一路返回至任務顯示器。保證分配后的輸出視頻信號質量良好，無干擾現(xiàn)象。

3.1 總功能電路原理框圖設計

任務顯示器DVI視頻分配器將飛機上電源進行轉換后給設備供電，接收原機上顯示器的DVI視頻信號，通過分配電路進行一分二處理，其中一路視頻信號輸出給原機上顯示器。對于其他未涉及的通訊信號等，分配器僅進行信號轉接。其功能框圖如圖1所示。

圖1 總功能電路原理功能框圖

系統(tǒng)加裝任務顯示器DVI視頻分配器的安裝方式如圖2所示。

圖2 加裝DVI視頻分配器后的機上安裝方式

3.2 視頻處理模塊

DVI視頻處理模塊主要包括DVI接口保護電路、DVI驅動（均衡）電路、DVI視頻分配電路、中繼電路。其原理框圖如圖3所示。

圖3 DVI視頻處理模塊原理框圖

1）DVI接口保護電路

對視頻處理印制板上的輸入輸出接口進行接口保護，防止印制板和芯片受到靜電等損傷。

2）DVI驅動（均衡）電路

為獲取良好的視頻質量畫面，增加分配過程的抗干擾能力，采用均衡器電路，對傳輸過程中DVI視頻信號進行增益調節(jié)，以達到最優(yōu)狀態(tài)。DVI驅動（均衡）電路選用DS16EV5110芯片，對外部輸入的一路DVI信號，根據(jù)外部輸入信號的強度，以及FPGA輸出的均衡器增益值，進行均衡處理，以獲得良好的DVI信號。用戶通過面板插座上引出的串口和FPGA通信，發(fā)指令調整均衡器參數(shù)。具體調整過程如下。

圖4 FPGA與調整衡器示意圖

FPGA在FEB=0和FEB=1不同控制信號下，F(xiàn)PGA管腳BST_2、BST_1、BST_0的電平信號，并得到對應的均衡器增益值如表1所示，從而對外部輸入的每一路DVI視頻信號進行均衡處理。

在FEB=0時，可由FPGA通過I2C協(xié)議對均衡芯片的均衡等級進行配置；在FEB=1時，由管腳BST_2、BST_1、BST_0來設置不同的均衡值。均衡器增益值如表1所示。

表1 均衡器增益控制表

3）DVI一分二電路

DVI一分二電路選用TI公司的可調節(jié)的1.4Gbps的四路1：2復用器?？梢灾С址直媛手辽贋?920×1080@60Hz的DVI視 頻 信 號 分 配。SN65LVCP114ZJA-BGA芯片，對外部輸入的一路DVI信號進行一分二處理，獲得兩路DVI信號，其中一路送至機上任務顯示器，另一路送至視頻數(shù)據(jù)采集記錄設備。該芯片視頻信號分配器原理如圖5所示。

圖5 DVI視頻信號一分二原理示意圖

4）中繼電路

中繼電路采用DVI視頻信號均衡放大器電路，使DVI視頻信號得到增強，確保采集記錄的一路DVI視頻信號傳輸距離大于26m不失真。DVI中繼電路選用美信公司成熟的中繼傳輸技術，可以利用DVI線纜傳輸1080P視頻至少36m以上。DVI中繼電路原理示意圖如圖6所示。

圖6 DVI中繼電路原理示意圖

3.3 電源轉換模塊

電源轉換模塊采用VICOR公司的QPI-3LZ的EMI濾波器和V24C5T系列電源模塊，輸出功率50W，輸出紋波可以控制在50mV以內。將機載28VDC電壓轉換為+5VDC電壓，并經過LDO芯片轉換為+3.3VDC、+2.5VDC、+1.2VDC電壓為其它功能模塊供電。該電源模塊輸入電壓范圍為18VDC~36VDC。設備采用上電后自啟動的工作方式。系統(tǒng)電源轉換模塊原理框圖如圖7所示。

圖7 電源轉換模塊工作原理框圖

為了有效降低輸入噪聲紋波以及電磁抗干擾能力，在輸端特意增加了EMI、噪聲濾波器，有效提高了電源工作效率。該EMI、噪聲濾波器采用與電源模塊配套的輸入濾波器。

4 分配器研制結果

任務顯示器DVI視頻分配器主要在機載環(huán)境下使用，因此結構要求比較苛刻，對于結構強度、EMC等方面尤其要重視，結構設計遵循力學的環(huán)境要求，設計出外觀時尚、堅固耐用、安裝方便的設備殼體，滿足機載環(huán)境設備使用要求。

作為機載設備，任務顯示器DVI視頻分配器結構在設計時充分考慮體積小、重量輕、可快速安裝與拆卸的特點。本文設計的分配器三維模型圖如圖8所示。

最終設備的尺寸為170mm×170mm×36.6mm（長×寬×深），所有接插件全部選用標準航空接插件，符合機上環(huán)境要求。

5 結語

視頻信號分配器的研制產品經過了機載環(huán)境的考驗，解決了信號均衡、中繼傳輸?shù)碾y題，滿足了大型飛機任務系統(tǒng)多屏顯示記錄的功能。產品小型化、高可靠、性能優(yōu)，在軍品、民品中有很大的使用價值，具有很強的通用性。