由於SDI 的高清晰度
、傳輸實時性等優勢，最初應用於專業視頻廣播領域，近年來正越來越多的被安防領域所采用。但由於SDI 的數據傳輸數據率高，存儲數據量大等特性，對部分原來采用IP 網絡高清監控方案的安防從業者而言，在設計、應用等方麵還存在一定的難度。為了幫助讀者更全麵地了解和設計SDI，本文介紹了如何選擇適當的SDI 信號鏈器件，如何設計高性能的SDI 信號鏈，介紹了均衡器、電纜驅動器、重定時器的基本工作原理，PCB 布板和電源設計的建議以及TI 在SDI 領域的具體方案。

1. SDI 簡介

SDI，串行數字接口，是用來傳輸標清、高清、3G 高清等無壓縮數字視頻信號的一個標準
，當前最流行的SDI視頻格式如表1所示。由於SDI具有高清特性，時延小，還可以重複利用已布網的模擬視頻電纜等優勢，正逐漸地被安防、監控等領域廣泛采用。目前市麵上SDI相關設備主要是SDI延長器、分配器、矩陣、多畫麵分割、編解碼器、SDI光端機
、DVR等。

相對於傳統的IP監控網絡
，SDI的優勢是非常明顯的：

在圖像清晰度上SDI有無可比擬的優勢

高清不僅僅意味著高的分辨率，還必須在超寬動態、白平衡、信噪比、亮度、對比度、銳利度等方麵有優秀的表現。IP網絡監控視頻由於經過編碼壓縮，在上述圖像質量、圖像細節等方麵都遠不及無壓縮的SDI.

SDI傳輸實時性強

SDI信號的傳輸不經過壓縮環節
，沒有處理時延；不經過IP網絡
，不受網絡時延的影響。

從模擬監控係統升級至SDI可以重複利用已有的布線係統

SDI也是采用同軸75歐姆的電纜和BNC接口

，可以方便快捷的從傳統的模擬監控係統升級至SDI，而無需像IP網絡那樣須重新布置網絡，這種特性在模擬監控係統的升級改造中具有巨大的優勢，因為施工改造IP網絡對很多建築而言是不允許的。

另一方麵
，SDI也有缺點，比如現階段成本較高，數據存儲量大

，遠距離傳輸設計難度較大等，但隨著SDI被市場逐漸地廣泛采用，上述缺點都會逐漸弱化。

2. SDI 器件的工作原理及TI 相關產品簡介

圖1 是一個典型的SDI 輸入
、輸出和處理的應用框圖，TI 能夠提供相應的全套SDI 傳輸方案，它們分別是均衡器、線纜驅動器
、重定時器
、交叉開關矩陣、視頻時鍾、顯示驅動、存儲驅動和電源。

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2.1均衡器

信號的高頻成分經過PCB 走(zou)線(xian)或(huo)者(zhe)電(dian)纜(lan)傳(chuan)輸(shu)後(hou)相(xiang)對(dui)於(yu)信(xin)號(hao)的(de)低(di)頻(pin)成(cheng)分(fen)會(hui)被(bei)衰(shuai)減(jian)得(de)更(geng)多(duo)，此(ci)現(xian)象(xiang)被(bei)稱(cheng)為(wei)趨(qu)膚(fu)效(xiao)應(ying)，它(ta)會(hui)破(po)壞(huai)高(gao)速(su)信(xin)號(hao)的(de)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)，使(shi)其(qi)眼(yan)圖(tu)關(guan)閉(bi)並(bing)增(zeng)加(jia)信(xin)號(hao)抖(dou)動(dong)。為(wei)了(le)補(bu)償(chang)趨(qu)膚(fu)效(xiao)應(ying)
，人(ren)們(men)發(fa)明(ming)了(le)均(jun)衡(heng)器(qi)、預加重器、去加重器來補償傳輸線頻率響應的不平坦性。圖2 是shi一yi種zhong傳chuan輸shu線xian和he均jun衡heng器qi的de頻pin率lv響xiang應ying圖tu，傳chuan輸shu線xian模mo型xing在zai高gao頻pin處chu會hui衰shuai減jian得de更geng多duo而er均jun衡heng器qi在zai高gao頻pin處chu有you更geng高gao增zeng益yi，將jiang均jun衡heng器qi的de高gao頻pin增zeng益yi設she置zhi成cheng適shi當dang的de值zhi，傳chuan輸shu線xian和he均jun衡heng器qi串chuan聯lian後hou會hui形xing成cheng在zai全quan頻pin帶dai內nei大da致zhi平ping坦tan的de頻pin率lv響xiang應ying。

通常預加重器和去加重器用在高速數字信號傳輸的發射端，均衡器用在接收端，但在SDI 鏈路中隻在接收端采用均衡器
，且一般是自適應均衡器，而在發射端不采用預加重或去加重，因為SDI 設備間可能通過用戶定義的任意長度的同軸電纜來連接

，任意一個固定的均衡或者預/去加重值都無法靈活地滿足各種電纜長度
，且業內還沒有自適應的預加重器和去加重器。另外，SDI 設備必須即插即用，不允許客戶在應用現場手動設置合適的均衡值來得到最佳的電纜傳輸特性。 因此隻有自適應均衡器是理想方案，自適應均衡器可以自動檢測信號質量而相應的設置最佳的均衡值而得到最佳的傳輸通道頻率響應。


圖3 是均衡器的使用效果圖
，可以看出高速SDI 信號經過一段電纜或者PCB 走線後眼圖和抖動性能被均衡器顯著改善。


TI 提供支持SD、HD

、3G SDI 全係列的均衡器
，如表2 所示。


其中LMH0394 是一款極高性能的均衡器
，它的競爭性分析如圖4 所示，傳輸距離很長且功耗很低。


2.2重定時器

SDI 重定時器是用來自動檢測輸入信號類型，調整自身的PLL和CDR電路而恢複和整形出低抖動的時鍾
，再重新定時發送出接收到的SDI信號，以降低SDI信號的抖動。雖然均衡器也可以降低SDI信xin號hao的de抖dou動dong
，但dan它ta和he重zhong定ding時shi器qi是shi兩liang種zhong完wan全quan不bu同tong的de器qi件jian，兩liang者zhe不bu可ke相xiang互hu替ti代dai。均jun衡heng器qi的de作zuo用yong是shi通tong過guo增zeng加jia高gao頻pin增zeng益yi使shi傳chuan輸shu通tong道dao頻pin率lv響xiang應ying趨qu於yu平ping坦tan來lai改gai善shan眼yan圖tu和he信xin號hao抖dou動dong，而er重zhong定ding時shi器qi則ze是shi通tong過guoPLL和CDR來抑製和降低累加噪聲。如果SDIchuanshutongdaohenchanghuozhechuanshuguochengzhongbeiqitazaoshengheganraoehua
，jinyoujunhengqihaibuzuyigaishanxinhaodezhiliang，cishizaijunhengqishuchuduanzaichuanjieyigezhongdingshiqishiyigelixiangdetigaoSDI信號質量的方案。圖5描述了重定時器的去抖效果，可見眼圖和抖動被明顯改善。


TI 重定時器產品係列如表3 所示。


2.3線纜驅動器

SDI 線纜驅動器用來加強對線纜的驅動能力，提供標準的800mV 峰峰值輸出電壓擺幅，沒有預加重和去加重功能。TI 的線纜驅動器係列如表4 所示。

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3. PCB 布板建議

SDI 信號比特率最高至2.97Gbps
，因此SDI 的信號路徑必須嚴格按照高頻電路的設計方法處理
，否則無法得到高質量的傳輸性能。SMPTE 協會也定製了關於SDI 信號回損的指標要求
，如圖6 所示。為了滿足這個指標，我們必須精細地設計整個SDI 傳輸路徑以保證阻抗的連續性，尤其在BNC連接器的選擇
、線纜的選擇、PCB 布局、原理圖設計
、合適的SDI 器件選擇上需特別注意。