Murata HDMI 2.1에 대한 잡음 억제 조치

배경

HDMI 2.1은 HDMI 2.0의 약 2.7배에 이르는 최대 대역폭을 가지며 레인당 최대 신호 전송 속도는 HDMI 2.0의 2배입니다. HDMI 2.0은 3개의 데이터 레인과 클록 레인으로 구성되지만 HDMI 2.1은 클록 레인이 없으며 대신 4개의 데이터 레인이 있습니다.

이러한 방법으로 HDMI 2.1은 신호를 이전보다 빠르게 전송합니다. 따라서 잡음 억제 조치를 실행할 때 신호 품질이 손상되지 않도록 주의해야 합니다.

HDMI 통신을 수행 할 때 다음 두 가지 잡음 문제가 발생할 수 있습니다.
•   방사 잡음 1: HDMI에서 발생하는 잡음이 장비 내부의 Wi-Fi® 안테나를 방해하여 Wi-Fi 통신 감도를 줄입니다(Intrasystem EMC).
•   방사 잡음 2: HDMI 장비 또는 케이블(방출)에서 잡음이 방출됨

Murata의 연구는 방사선 잡음 1의 Intrasystem EMC에 초점을 맞추고 이에 대한 시정 조치를 조사합니다.

HDMI 2.1을 위한 잡음 억제

HDMI와 같은 고속 차동 신호 라인에 일반 잡음 필터를 사용하면 신호 품질이 저하되고 신호가 적절히 전송되지 않습니다. 이러한 이유로 CMCC(공통 모드 초크 코일)이 적합한 솔루션입니다. HDMI 신호는 고속이므로 Murata는 고속 신호에 가장 적합한 CMCC를 선택했습니다. CCMCC는 HDMI 소스 측 IC의 출력 핀 및 싱크 측 커넥터 근처에 설치됩니다.

IC 근처에 설치된 소스 측 CMCC는 소스 측에서 전송 IC에서 발생하는 공통 모드 잡음을 억제할 수 있습니다. 이는 싱크 측에서 공통 모드 잡음의 전파를 방지함으로써 달성 됩니다.

싱크 측 CMCC는 공통 모드 잡음이 Wi-Fi 안테나에 유입되지 못하게 함으로써 싱크 장비의 HDMI 신호 배선에서 발생하는 공통 모드 잡음을 억제할 수 있습니다.

권장 CMCC

이 Murata CMCC는 HDMI 2.1 잡음 억제 조치에 권장됩니다.

        •   DLM0NSB120HY2D
        •   DLM0QSB120HY2D - 높은 공통 모드 임피던스 및 우수한 잡음 억제 성능
•   NFG0QHB542HS2D - 신호에 대한 극히 작은 효과

Intrasystem EMC 잡음 억제

Murata는 최초로 HDMI 통신이 Wi-Fi에 얼마나 많은 영향을 미치는지 확인했습니다. HDMI 2.1 통신이 시작되었을 때 2.4GHz와 5GHz 대역에서 Wi-Fi 수신 감도가 6dB에서 10dB로 떨어졌음을 확인했습니다. 실제로 Wi-Fi로 진입하는 잡음이 확인되었을 때 Murata는 잡음이 2.4GHz 및 5GHz 대역과 중첩된다고 판단했습니다.

방사 잡음에 대한 잡음 억제

Murata는 방사 잡음에 대한 잡음 억제 조치를 검사했습니다. 먼저, HDMI 2.0 및 HDMI 2.1의 잡음 스펙트럼의 차이를 확인했습니다.

        •   기존 HDMI 2.0의 방사 잡음
               ▪ 1~3GHz 주파수 대역에서 방대한 잡음 발생
        •   HDMI 2.1의 방사 잡음
               ▪ 1~6GHz 주파수 대역에서 잡음 발생

이는 Murata에 HDMI 2.1에서 더 높은 잡음이 발생하였음을 보여주었습니다.

CMCC의 방사 잡음 억제에 대한 결과

소스 측에 CMCC(DLM0NSB120HY2)를 장착하면 HDMI 2.1 잡음을 제거할 수 있습니다. CMCC를 사용한 후에도 방사 잡음이 남아 있지만, 이 잡음의 대부분은 소스 장비 보드에 별도로 설치된 DRAM의 방사 잡음 이었습니다.

신호 품질에 미치는 영향 점검

HDMI 2.1의 아이 마스크 테스트 결과 신호 파형이 CMCC를 사용한 후에도 동일하다는 것을 알 수 있었습니다.CMCC를 사용하여 AC 공통 모드 잡음을 47%까지 감소시켰습니다.

결론

        •   Wi-Fi 수신 감도 저하 방지 대책
               ▪ HDMI 2.1 통신 중에 Wi-Fi 수신 감도가 떨어지는 문제가 발생했지만 이러한 현상은 CMCC를 사용하여 개선되었습니다.

        •   방사선 잡음에 대한 잡음 억제 대책(방출 방지 대책)
               ▪ HDMI 2.1에서는 1~6GHz 범위에서 방사 잡음이 발생했지만 이러한 현상은 CMCC를 사용하여 개선되었습니다.

        •   신호 파형 효과
               ▪ CMCC를 삽입하더라도 아이 마스크 테스트에 영향을 주지 않았습니다.
               ▪ CMCC를 사용했을 때 AC 공통 모드 전압이 감소했습니다.

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