news 2026/11/4 2:45:03

无线图传模块底板设计:以太网PHY、VBUS与天线预留

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张小明

前端开发工程师

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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 / R(4K30)和 ATE9460 / 9461(4K60)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-Fi(30~1000 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-Fi(5.15~5.85 GHz,VHT40) [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 VHT40(802.11ac,40 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 KVM

HDMI 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 4K30
4K30ATE9430R 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 m,D80 为 100~300 m,RTL8812CU 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 @ 30Hz,4K60 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。


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