无线图传模块底板设计：以太网PHY、VBUS与天线预留

摘要安里亚科技 ATE9430T / R4K30和 ATE9460 / 94614K60无线 HDMI 图传模块内置百兆以太网 PHY。同一套模块可以走 5 GHz Wi-Fi30~1000 m视距、网线经交换机约 500 m或接光纤收发器到 20 km 以上。本文按底板设计顺序展开包括数据通路、VBUS 供电、以太网接口、天线预留、引脚兼容和上板检查项写给做 HDMI 无线延长器和无线 KVM 延长器的硬件工程师。数据通路三种传输方式只差中间一段无线、网线、光纤三种方式共用同一条编解码流程底板设计的差别集中在传输段。信号源 --HDMI-- 发射模块 ATE9430T / ATE9460 | H.265 编码码率随信道质量自适应 v [A] 5 GHz Wi-Fi5.15~5.85 GHzVHT40 [B] 内置以太网 PHY - 网络变压器 - RJ45 - 网线 / 交换机 [C] RJ45 - 光纤收发器 - 光纤 - 光纤收发器 - RJ45 | v 接收模块 ATE9430R / ATE9461 --HDMI-- 显示器 ^ -- KVM接收端 USB HID 数据反向透传到发射端主机无线段的链路速率为 VHT40802.11ac40 MHz。调制方式为 OFDM从 BPSK 到 256-QAM 随信道质量自适应距离拉远或干扰变大时码率随之下调。模块上电时自动扫描并选择信道运行中可以切换。视频、音频和 KVM 键鼠数据在全链路加密有线和无线都适用。发射和接收模块配对时生成专属密钥未配对的设备接不进来。供电VBUS 3.7~5.1 V超过 5.1 V 会损坏模块底板供电按 VBUS 3.7~5.1 V 设计典型值 5.0 V。产品输入是 12 V 适配器或车载电源时底板上要做 DC-DC 降压输出纹波控制在 50 mVpp 以内测量带宽 10 Hz~20 MHz。首次上板建议先不插模块空载测一遍 DC-DC 输出电压和纹波确认落在 3.7~5.1 V 再插模块。车载电源有浪涌和抛负载降压电路的输入侧要按车载环境选型输出侧不能出现超过 5.1 V 的过冲。以太网PHY 在模块里底板只加变压器和 RJ45模块内置百兆以太网 PHY差分线从金手指引出。底板上加网络变压器和 RJ45 就能接网线不需要再放 PHY 芯片。距离按介质分三种情况单段网线按以太网标准约 100 m。经交换机或路由器中继总距离约 500 m。RJ45 接市面通用的光纤收发器光纤中距约 10 km远距可达 20 km 以上。模块和底板不用改。带宽方面ATE9460 的编码码率最高 60 Mbps在百兆以太网的带宽之内。和办公网络共用交换机时给图传链路单独规划端口或带宽避免和大文件传输抢带宽。即使首批产品只走无线也建议在底板上留出网络变压器和 RJ45 的位置。后续要做网线或光纤延长时不用改板。天线路数由 Wi-Fi 模块档位决定底板和固件在三档之间通用换 Wi-Fi 模块就换距离。天线路数要按档位预留。Wi-Fi 模块距离视距参考天线配置底板预留AIC8800-D4030~100 m单天线 1T1R1 路AIC8800-D80100~300 m单天线 1T1R1 路RTL8812CU300~1000 m双天线 2T2R2 路产品要兼容三档时底板按两路天线画用 8800 系列时空一路即可。上表距离都是视距值中间有墙、金属机柜或人群时实际距离会缩短。引脚4K30 与 4K60 不能共用底板两个系列的封装都是 80 pin 金手指、22×45 mm但引脚定义不同底板不能混用。ATE9430T 和 ATE9430R 引脚一致可以共用一块底板。ATE9460 和 ATE9461 引脚不同发射和接收要分别画底板。不要从封装尺寸相同推断引脚相同。画板前对照对应型号的引脚定义逐个核对。HDMI 走线、环出与 KVMHDMI 走线按 100 Ω 差分设计符合 HDMI 2.0b 电气规范。环出能力按型号区分系列型号最高分辨率高帧率HDMI 环出4K30ATE9430T 发射3840×2160 30Hz1080p 120Hz模块自带最高 4K304K30ATE9430R 接收3840×2160 30Hz1080p 120Hz不适用4K60ATE9460 发射3840×2160 60Hz1080p 240Hz底板外加 HDMI 分配芯片可做 4K60 环出4K60ATE9461 接收3840×2160 60Hz1080p 240Hz不适用分辨率由型号决定与传输方式和 Wi-Fi 档位无关任何档位都能跑本型号的最高分辨率。所有型号都向下兼容 1080p。8K30 的 ATE9860 / 9861 研发中可提前沟通需求。做无线 KVM 时键盘、鼠标、触摸屏、扫码枪等 USB HID 设备接在接收端数据反向透传到发射端主机主机把它们识别为本地 USB 设备。有线和无线链路都能传 KVM 键鼠数据。上板检查清单VBUS空载测 DC-DC 输出在 3.7~5.1 V纹波 50 mVpp 以内10 Hz~20 MHz。型号与底板4K30 的 T / R 可共板4K60 的 9460 / 9461 各用各的底板。天线8812CU 两路都接上8800 系列只用一路。网口网络变压器和 RJ45 已焊底板上没有多余的 PHY。交换机图传链路有独立端口或带宽规划。距离现场有遮挡时按视距值打折估算并在实际位置实测。还没开始画板时可以用 ATE946X-KIT 收发套件评估。套件包含 ATE9460、ATE9461 和两块 DEMO 底板Type-C 4.5~12 V 供电SMA 外置天线可选配 D40、D80、8812CU 三档附原理图与 PCB 参考设计。常见问题无线 HDMI 能穿墙吗能穿墙但距离会缩短。三档标称距离都是视距参考值D40 为 30~100 mD80 为 100~300 mRTL8812CU 为 300~1000 m。隔一堵或几堵墙后的实际距离与墙体材料有关具体数据待实测补充。跨房间、跨楼层的项目从 D80 起选遮挡多的环境用 8812CU。现场有网线时走网线经交换机约 500 m链路更稳。图传模块走网线需要加 PHY 芯片吗不需要。ATE9430T / R 和 ATE9460 / 9461 内置百兆以太网 PHY差分线从金手指引出底板只加网络变压器和 RJ45。单段网线约 100 m经交换机中继总距离约 500 m。ATE9460 编码码率最高 60 Mbps在百兆带宽之内。走网线和光纤时的延迟数据待实测补充。网线或光纤延长会降低分辨率吗不会。分辨率由模块型号决定4K30 系列最高 3840×2160 30Hz4K60 系列最高 3840×2160 60Hz无线、网线、光纤都一样。光纤方案在 RJ45 上接通用光纤收发器中距约 10 km远距 20 km 以上模块和底板不用改。全链路加密和 KVM 键鼠数据在有线方式下同样可用。无线 HDMI 延迟多少端到端延迟数据待实测补充。视频编码采用 H.265接收端低延迟解码并做帧同步还原码率随信道质量自适应。KVM 操作、游戏主机延长这类对延迟敏感的项目建议先用 ATE946X-KIT 套件在实际距离和环境下测试再确定传输方式和 Wi-Fi 档位。图传模块能做 OEM / PCBA 吗能做。安里亚科技提供图传模块、底板设计、方案开发和 OEM / ODM / PCBA。分工上常见两种一种是自己画底板使用模块和原理图、PCB 参考设计另一种是底板和整机 PCBA 由模块方完成产品方负责外壳和品牌。整机涉及 HDCP 授权的需要厂商自行办理认证资料按销售区域提供。本文参数以官方资料为准。