한국전자통신학회논문지 (The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences)

한국전자통신학회 (Korea Institute of Electronic Communication Science)
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인쇄회로기판 배선소재 표면 거칠기에 따른 HDMI 전송선로 설계 기준 연구

Study on Design Criteria of HDMI Transmission Line according to Surface Roughness of Printed Circuit Board Wiring Material

  • 투고 : 2019.02.23
  • 심사 : 2019.04.15
  • 발행 : 2019.04.30
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초록

최근 스마트폰 카메라 기술의 발달로 고화질의 동영상을 촬영할 수 있다. 이러한 기술을 다양한 방법으로 활용하기 위해 디스플레이 등의 외부 장치로 신호 전송이 가능하여야 한다. 영상신호의 전송 성능은 전송선로의 손실과 배선의 길이에 따라 결정된다. 논문에서는 스마트폰 디자인에 따라 변경되는 배선 길이와 인쇄회로기판 도체 배선 소재 표면 거칠기 진폭에 따른 HDMI 전송선로 설계 기준을 제안하였다. 또한 실제 스마트폰 설계에 제안된 설계 기준을 적용하여 검증하였다. 본 논문을 통해 제안된 설계 기준은 모바일 어플리케이션외 고속신호 전송선로가 포함되는 다양한 응용분야에 확대 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

Recently, the development of smartphone camera technology enables to shoot high quality video. In order to utilize these techniques in various ways, it is necessary to be able to transmit signals to an external device such as a external display. The transmission performance of the video signal is determined by the loss of the transmission line and the length of the wiring. In this paper, we propose the HDMI transmission line design criterion according to the wiring length changed according to the smartphone design and the surface roughness amplitude of the printed circuit board conductor wiring material. Also, we verified the proposed design criteria for the actual smartphone design. The proposed design criterion can be applied to various application fields including high-speed signal transmission line besides mobile application.

키워드

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그림 1. 표피효과에 의한 전류분포 Fig. 1 Current distribution by skin effect

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그림 2. 동박 종류별 표면 거칠기 Fig. 2 Surface roughness by type of copper foil

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그림 3. 전송손실 분석용 기판 Fig. 3 Substrate for transmission loss analysis

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그림 4. 인쇄회로기판의 특성임피던스 측정결과 Fig. 4 Characteristic impedance of a transmission line

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그림 5. 전송손실 측정결과 Fig. 5 Transmission loss measurement result

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그림 6. 전송선로 성능 분석을 위한 시뮬레이션 회로 Fig. 6 Simulation circuit for transmission line performance analysis

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그림 7. HDMI TP1 Eye mask 측정 규격 Fig. 7 HDMI TP1 Eye mask measurement standard

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그림 8. HDMI 전송선로 설계 구조 Fig. 8 HDMI transmission line design structure

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그림 9. HDMI 전송선로 Eye pattern 측정결과 Fig. 9 Eye pattern measurement result by HDMI transmission line

표 1. 동박 종류별 표면 거칠기 Table 1. Surface roughness by type of copper foil

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표 2. 10 GHz에서 전송손실 측정결과 Table 2. Transmission loss measurement result at 10 GHz

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표 3. 도체손실에 따른 HDMI 전송선로 Eye pattern 분석 결과 Table 3. Analysis of eye pattern of HDMI transmission line due to conductor loss

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표 4. HDMI 1.4 1080p 전송선로 설계 기준 Table 4. HDMI 1.4 1080p transmission line design standard

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참고문헌

  1. P. Moon, "The Comparison and Analysis of Mobile Advertising Platform," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 3, 2012, pp. 515-520. https://doi.org/10.13067/JKIECS.2012.7.3.515
  2. Y. Jeon, B. Song, J. Kim, J. Park, and Y. Yu, "Implementation of Automotive Multimedia Interface Supporting Multi-Channel Display in Multi-Screen Display," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 8, no. 1, 2013, pp. 199-206. https://doi.org/10.13067/JKIECS.2013.8.1.199
  3. Wikimedia Foundation. Inc., "High-Definition Multimedia Interface," 2019.
  4. D. Pozar, Microwave engineering. New york: Wiley, 2011.
  5. S. Sundstroem, "Stripline Models with Conductor Surface Roughness," Master's Thesis, Helsinki University of Technology, 2004.
  6. S. Hinaga, M. Koledintseva, P. Anmula, and J. Drewniak, "Effect of conductor surface roughness upon measured loss and extracted values of PCB laminate material dissipation factor," IPC APEX Expo, Las Vegas, USA, 2009.
  7. M. Koledintseva, A. Razmadze, A. Gafarov, S. De, J. Drewniak, and S. Hinaga, "PCB Conductor Surface Roughness as a Layer with Effective Material Parameters," IEEE Int. Symp. on Electromagnetic Compatibility, Pittsburgh, USA, 2012.
  8. X. Guo, D. Jackson, M. Koledintseva, S. Hinaga, J. Drewniak, and J. Chen, "An Analysis of Conductor Surface Roughness Effects on Signal Propagation for Stripline Interconnects," IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. 56, no. 3, 2014, pp. 707-714. https://doi.org/10.1109/TEMC.2013.2294958
  9. E. Bogatin, Signal and Power Integrity-Simplified. New Jersey: Prentice Hall, 2009.
  10. H. Johnson and M. Graham, High-speed signal propagation: Advanced black magic. New Jersey: Prentice Hall, 2003.
  11. HDMI Std., High-definition multimedia interface specification version 1.4b. HDMI licensing, LLC, San Jose, USA, 2011.