串行数据HD-SDI信号的特征及监测方法分析
在数字视频中，为了便于数字信号的远距离传输，将并行数据转换成串行数据，经电缆驱动器通过电缆传输给接收端。sdi就是这种串行数据接口的简称。本文以1080i/50系统为例，对hd-sdi的原理做简单的阐述，着重介绍其检测方法。
一、hd-sdi的构成、传输及接收
1.hd-sdi的构成
图1 hdtv的并联-串联的转换
高清的亮度信号（y）的带宽是30mhz,色差信号（cb、cr）的带宽是亮度信号带宽的一半，也就是15mhz.根据取样定理，取样频率必须在带宽的2倍以上。广电部门规定y信号的取样频率为74.25mhz,cb、cr信号的取样频率为37.125mhz,量化位数为10比特（1024阶调）。这就意味着用74.25mhz取样的话，y信号、cb、cr信号各取样一次就行。也就是说一个样点包含了二个分量数字信号（cb,y）或（cr,y），数据宽度为20比特。将此数据转换为串行数据，即构成串行传输信号，其传输速率为：74.25mhz × 20 = 1.485gb/s
图1是hdtv的并行--串行转换，hd-sdi信号里，除了有效视频信号之外，在视频信号消隐区间里还叠加有其他信息。如有效视频的起始点和终止点eav/sav、行数信息ln、冗余校正吗crc、辅助数据anc等信息。
2.hd-sdi的传输
图2 sdi信号发送
由于hd-sdi的传输速率高达1.485gb/s,其频谱分布一般在4ghz以上，所以在hd-sdi信号传输时必须使用高频衰减较少的特性阻抗75ω专用电缆，否则将无法正确接收数字信号。对于短距离电缆，频率特性几乎是平坦的；对于长距离电缆，频率越高衰减量增大。评估电缆所能传输的最大距离为频率750mhz时，电缆衰减量为20db的长度，大约为110m.最大长度还和输出端信号的幅度、抖动量、接收端的均衡能力有关。目前，所使用的电缆一般为belden1694a或5cfb.为了便于电缆传输，hd-sdi信号通过电缆驱动器（数据率在sd-sdi时270mb/s,驱动75ω的电缆），由输出端输出（如图2所示）。
3.hd-sdi的接收
图3 sdi信号接收
在接收数据信号中，由于电缆的高低频衰减不同，sdi信号电平幅度减少，同时sdi信号的高次谐波分量减少更多，造成眼图的开口率下降，甚至接近为0.为了正确的恢复0和1的数字信号。接收到的数据信号需要通过电缆均衡器进行波形整形，整形后的sdi信号通过时钟信号、pll（锁相）、实时串并行转换，复原视频信号和伴音信号及其他附加信息（如图3所示）。
二。 hd-sdi监测方法
1.接收状态监视
可以在高清信号示波器上测量和监视以下信号：
signal-监视sdi信号的有无
format–监视是否能对应的视频格式
trs–监视eav和sav的位置是否正常
line number–监视hd-sdi线数
reserved–监视是否超出trs及adf的规定标准
level–监视视频信号数据的电平
gamut–监视ycbcr信号的电平范围
bch–嵌入伴音信号的纠错码
audio–监视音频数据包的连续性（dbn字码）
channel–表示sdi信号中多重伴音的通道
reference–监视sdi信号和外部同步信号的关系
cable length–将sdi信号的强度换算成电缆长度进行表示
error count–计算监视设定项目的错误数
2.眼图显示和抖动测试
眼图和抖动测试是检查设备hd-sdi输出信号的幅度大小及信号质量。眼图测试时所使用的电缆为hd-sdi专用电缆，如belden1694a或5cfb.如图4和图5所示。
图4 眼图的测定
测定条件
–机器输出的连接电缆在2m以内
测定项目
–振幅：除去上过冲、下过冲的部分
–抖动：测试交叉点的宽度
–抖动单位：ui（unit interval）
–上升、下降时间：在振幅的20%~80%处进行测定
–时间抖动：sdi信号全部的抖动
–校准抖动：以sdi信号中生成的clk作为基准的抖动值
–低频率抖动：从时间抖动减去校准抖动
图5 抖动的频率范围
3.相位检波方式测量抖动
利用眼图来测试sdi信号的抖动有一定的局限性，例如，10hz以上的抖动量非常大时，眼图的开口率变小，当眼睛几乎快闭上时，眼图中心部交叉点宽度几乎无法测试。或者通过电缆远距离传输后，由于电缆的衰减，眼图幅度变小，眼图线变粗，上升时间、下降时间延长，导致眼图开口率变小，甚至为零。此时，抖动测试误差不仅增大，甚至无法测试。
为了解决这一问题，我们提出了利用相位检波方式来测量抖动的功能。所谓相位检波方式是测定时基信号与被测信号的相位差，将相位差换算成时间作为抖动量，相位检波方式的优势在于即使不能形成眼图也可以测量1ui以上的抖动。在传送途中也可测量，将抖晃输出接到频谱分析器上，可观测到抖动的频率分布。
4.疲劳实验和系统余量
hd-sdi的特点是即使系统上存在有潜在的问题或者系统的可靠性有所下降，但是它的误码监视没有任何变化，也就是说我们无法发现这种潜在问题。因此，需要通过疲劳实验，测试系统的可靠性和系统余量，保证系统的安全。
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1.hd-sdi的构成
图1 hdtv的并联-串联的转换
高清的亮度信号（y）的带宽是30mhz,色差信号（cb、cr）的带宽是亮度信号带宽的一半，也就是15mhz.根据取样定理，取样频率必须在带宽的2倍以上。广电部门规定y信号的取样频率为74.25mhz,cb、cr信号的取样频率为37.125mhz,量化位数为10比特（1024阶调）。这就意味着用74.25mhz取样的话，y信号、cb、cr信号各取样一次就行。也就是说一个样点包含了二个分量数字信号（cb,y）或（cr,y），数据宽度为20比特。将此数据转换为串行数据，即构成串行传输信号，其传输速率为：74.25mhz × 20 = 1.485gb/s
图1是hdtv的并行--串行转换，hd-sdi信号里，除了有效视频信号之外，在视频信号消隐区间里还叠加有其他信息。如有效视频的起始点和终止点eav/sav、行数信息ln、冗余校正吗crc、辅助数据anc等信息。
2.hd-sdi的传输
图2 sdi信号发送
由于hd-sdi的传输速率高达1.485gb/s,其频谱分布一般在4ghz以上，所以在hd-sdi信号传输时必须使用高频衰减较少的特性阻抗75ω专用电缆，否则将无法正确接收数字信号。对于短距离电缆，频率特性几乎是平坦的；对于长距离电缆，频率越高衰减量增大。评估电缆所能传输的最大距离为频率750mhz时，电缆衰减量为20db的长度，大约为110m.最大长度还和输出端信号的幅度、抖动量、接收端的均衡能力有关。目前，所使用的电缆一般为belden1694a或5cfb.为了便于电缆传输，hd-sdi信号通过电缆驱动器（数据率在sd-sdi时270mb/s,驱动75ω的电缆），由输出端输出（如图2所示）。
3.hd-sdi的接收
图3 sdi信号接收
在接收数据信号中，由于电缆的高低频衰减不同，sdi信号电平幅度减少，同时sdi信号的高次谐波分量减少更多，造成眼图的开口率下降，甚至接近为0.为了正确的恢复0和1的数字信号。接收到的数据信号需要通过电缆均衡器进行波形整形，整形后的sdi信号通过时钟信号、pll（锁相）、实时串并行转换，复原视频信号和伴音信号及其他附加信息（如图3所示）。
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图4 眼图的测定
测定条件
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