本发明涉及无线通信技术领域，具体地涉及一种无线供电通信系统。
背景技术：
如今已进入万物互联的时代，不同设备之间使用无线连接方式，可替代复杂交错的线缆连接。电视机顶盒这种位置固定、功耗较大，需长时间使用的多媒体设备不适合采用电池供电方式，需要通过导线连接到电源。机顶盒需要向电视机实时传输高速的音视频数据流，机顶盒与电视机之间通常采用hdmi(highdefinitionmultimediainterface，高清多媒体接口，简称hdmi)线缆连接。若机顶盒与电视机之间采用无线通信方式，机顶盒采用无线供电方式，可以省去繁琐的线缆连接。
机顶盒与电视机之间采用hdmi线缆通信，hdmi线缆集成视频信号和多声道音频信号，可以实现数字音频信号、超高带宽视频信号的无损传输，信号传输质量好，能提供最佳视频质量(高分辨率，例如1080p、4k、8k)。若机顶盒与电视机之间采用无线电通信，可以省去繁琐的线缆连接，但很难实现可靠的、实时的4k、8k高质量图像传输，而且无线电通信设备成本高。因此，无线电通信并不是理想的高质量音视频传输方案。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种应用于电视机与机顶盒之间的无线供电通信系统，以提供高质量音视频数据的无线传输。
为了实现上述目的，本发明提供一种无线供电通信系统，应用于电视机与机顶盒之间的通信，所述系统包括：
hdmi信号转光信号模块，与所述机顶盒的主板连接，用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号转换为光信号并发射；
光信号转hdmi信号模块，与所述电视机的主板连接，用于接收所述hdmi信号转光信号模块发射的光信号，将所述光信号转换为hdmi信号并输入所述电视机的主板；
无线供电模块，与所述电视机的电源连接，用于将所述电视机的电源提供的电能转换为电磁波并发射；
无线受电模块，与所述机顶盒的主板连接，用于接收所述无线供电模块发射的电磁波，将所述电磁波转换为电能为所述机顶盒的主板供电。
进一步地，所述hdmi信号转光信号模块包括：
差分信号电光转换电路，用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号中的差分信号转换为光信号；
电光信号融合转换电路，用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号中的控制信号融合为融合电信号后转换为光信号。
进一步地，所述差分信号电光转换电路包括第一电光转换电路至第八电光转换电路，每一电光转换电路的输入端与所述机顶盒的主板的差分信号输出端对应相连。
进一步地，所述电光信号融合转换电路包括：
第一单片机，与所述机顶盒的主板相连，用于将所述hdmi信号中的多种控制信号融合为融合电信号并输出；
第九电光转换电路，与所述第一单片机连接，用于将所述第一单片机输出的所述融合电信号转换为光信号。
进一步地，所述第一电光转换电路至第九电光转换电路均包括比较器、三极管以及发光二极管，所述比较器的输入端与所述机顶盒的主板的差分信号输出端相连，所述比较器的输出端与所述三极管的基极相连，所述三极管的发射极与所述发光二极管相连。
进一步地，所述光信号转hdmi信号模块包括：
差分信号光电转换电路，用于将所述差分信号电光转换电路的光信号转换为hdmi的差分信号，并输入所述电视机的主板；
光电信号解析转换电路，用于将所述电光信号融合转换电路的光信号转换为融合电信号后解析为hdmi的控制信号，并输入所述电视机的主板。
进一步地，所述差分信号光电转换电路包括第一光电转换电路至第八光电转换电路，每一光电转换电路的输出端与所述电视机的主板的差分信号输入端对应相连。
进一步地，所述光电信号解析转换电路包括：
第二单片机，与所述电视机的主板相连；
第九光电转换电路，与所述第二单片机连接，用于将所述电光信号融合转换电路的光信号转换为融合电信号，并输入所述第二单片机；
所述第二单片机用于将输入自所述第九光电转换电路的所述融合电信号解析为hdmi的控制信号，并输入所述电视机的主板。
进一步地，所述第一光电转换电路至第九光电转换电路均包括光电二极管和三极管，所述光电二极管的正极与所述三极管的发射极相连，所述光电二极管的负极与所述三极管的基极相连，通过所述三极管的集电极输出电信号。
进一步地，所述电光信号融合转换电路还包括第十光电转换电路，所述第十光电转换电路与所述第一单片机相连；
所述光电信号解析转换电路还包括第十电光转换电路，所述第十电光转换电路与所述第二单片机相连。
进一步地，所述无线供电模块包括供电转换电路，所述供电转换电路的输入端与所述电视机的电源相连；所述供电转换电路包括第一电感，通过所述第一电感将所述电视机的电源提供的电能转换为电磁波。
进一步地，所述无线受电模块包括受电转换电路，所述受电转换电路的输出端与所述机顶盒的主板相连；所述受电转换电路包括第二电感，通过所述第二电感感应所述供电转换电路的第一电感产生的电磁波，将所述第一电感的电磁波转换为电能。
本发明通过在机顶盒端设置hdmi信号转光信号模块，在电视就端设置对应的光信号转hdmi信号模块，实现机顶盒与电视机之间hdmi数据的无线光通信；通过在电视机端设置无线供电模块，在机顶盒端设置对应的无线受电模块，通过电视机为机顶盒供电，实现机顶盒的无线供电。本发明利用无线光通信技术和无线供电技术，无需对机顶盒和电视机的原有部件进行改进，实现机顶盒与电视机之间的完全无线对接，提供高质量音视频数据的无线传输功能，省去机顶盒繁杂的线缆以及机顶盒与电视机的hdmi线缆。本发明实现机顶盒与电视机之间完全的无线连接，又保留hdmi的高实时高质量的音视频传输优点。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的无线供电通信系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的hdmi信号转光信号模块的结构框图；
图3是本发明实施例提供的光信号转hdmi信号模块的结构框图；
图4是本发明实施例提供的电光转换电路的原理图；
图5是本发明实施例提供的光电转换电路的原理图；
图6是本发明实施例提供的无线供电模块的供电转换电路的原理图；
图7是本发明实施例提供的无线受电模块的受电转换电路的原理图；
图8是标准的hdmi接口引脚定义图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
本文所述的“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本文所述的“连接”和“相连”用于表述两个部件之间的电功率连接或信号连接，可以是两个元件的直接连接，也可以是通过中间媒介(例如导线)相连，还可以是通过第三个元件实现的间接连接。
图1是本发明实施例提供的无线供电通信系统的示意图。如图1所示，本实施例提供的一种无线供电通信系统，应用于电视机与机顶盒之间的通信，所述系统包括：hdmi信号转光信号模块、光信号转hdmi信号模块、无线供电模块以及无线受电模块。所述hdmi信号转光信号模块与所述机顶盒的主板连接，用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号转换为光信号并发射。所述光信号转hdmi信号模块与所述电视机的主板连接，用于接收所述hdmi信号转光信号模块发射的光信号，将所述光信号转换为hdmi信号并输入所述电视机的主板。所述无线供电模块与所述电视机的电源连接，用于将所述电视机的电源提供的电能转换为电磁波并发射。所述无线受电模块与所述机顶盒的主板连接，用于接收所述无线供电模块发射的电磁波，将所述电磁波转换为电能为所述机顶盒的主板供电。
本实施例采用无线光通信方式来实现机顶盒与电视机之间的信号传输，对现有机顶盒的hdmi输出进行转换以及对电视机端的hdmi输入进行转换，在原有的hdmi通信基础上，将机顶盒的hdmi接口的电信号转换为光信号进行传输，对电视机端的hdmi输入进行改进，将光信号转换为对应hdmi接口的电信号，实现无线光通信，减少对机顶盒和电视主板的修改，降低生产成本和研发成本。
hdmi接口主要有热插拔识别，音视频传输，发送与接收能力识别，cec(consumerelectronicscontrol，消费类电子控制)等功用。标准的hdmi接口有19个引脚，如图8所示，hdmi接口引脚定义包括tmds数据0 、tmds数据0-、tmds数据1 、tmds数据1-、tmds数据2 、tmds数据2-、tmds时钟 、tmds时钟-，以及cec、ddc、scl、sda等控制信号。cec用于实现两端通信设备之间的相互控制。ddc用于实现显示设备的接收发送能力识别。scl和sda用于实现两端设备的数据传输。
tmds(timeminimizeddifferentialsignal，最小化传输差分信号)类的引脚是单向通信，由机顶盒输出，电视机接收，差分信号属于高速传输数据。在机顶盒端设计电光转换电路，电视机端设计光电转换电路，即可实现tmds数据的无线光通信。
cec、ddc、scl、sda等控制信号属于低速传输数据，且部分信号引脚会进行双向传输，因此将cec、ddc、scl、sda信号融合为一组收发信号进行传输，融合和解析过程采用单片机对这4个引脚的信号进行重编码再进行光电转换传输，从而减少光通信的通道。
图2是本发明实施例提供的hdmi信号转光信号模块的结构框图。如图2所示，所述hdmi信号转光信号模块包括差分信号电光转换电路和电光信号融合转换电路。所述差分信号电光转换电路包括多个电光转换电路。本实施例中，差分信号电光转换电路包括第一电光转换电路、第二电光转换电路、第三电光转换电路、第四电光转换电路、第五电光转换电路、第六电光转换电路、第七电光转换电路以及第八电光转换电路，每一电光转换电路的输入端与所述机顶盒的主板的差分信号输出端对应相连。所述差分信号电光转换电路用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号中的差分信号(tmds数据)转换为光信号。第一电光转换电路至第八电光转换电路，分别对应hdmi信号中的tmds数据0 、tmds数据0-、tmds数据1 、tmds数据1-、tmds数据2 、tmds数据2-、tmds时钟 、tmds时钟-进行信号转换。
所述电光信号融合转换电路用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号中的控制信号融合为融合电信号后转换为光信号。所述电光信号融合转换电路包括第一单片机和第九电光转换电路。所述第一单片机与所述机顶盒的主板相连，用于将所述hdmi信号中的多种控制信号融合为融合电信号并输出；其中，多种控制信号包括cec、ddc、scl、sda等信号。所述第九电光转换电路与所述第一单片机连接，用于将所述第一单片机输出的所述融合电信号转换为光信号。
本实施例中，所述第一电光转换电路至第九电光转换电路采用相同的电路结构。如图4所示，所述电光转换电路包括比较器4558、三极管q1以及发光二极管vd1，所述比较器4558的输入端与所述机顶盒的主板的差分信号输出端相连，所述比较器4558的输出端与所述三极管q1的基极相连，所述三极管q1的发射极与所述发光二极管vd1相连。机顶盒主板输出的差分信号通过比较器4558比较输入，再通过三极管q1驱动发光二极管vd1发射光信号。
图3是本发明实施例提供的光信号转hdmi信号模块的结构框图。如图3所示，所述光信号转hdmi信号模块包括差分信号光电转换电路和光电信号解析转换电路。所述差分信号光电转换电路包括多个光电转换电路。本实施例中，所述差分信号光电转换电路包括第一光电转换电路、第二光电转换电路、第三光电转换电路、第四光电转换电路、第五光电转换电路、第六光电转换电路、第七光电转换电路、第八光电转换电路，每一光电转换电路的输出端与所述电视机的主板的差分信号输入端对应相连。差分信号光电转换电路用于将所述差分信号电光转换电路的光信号转换为hdmi的差分信号，并输入所述电视机的主板。第一光电转换电路至第八光电转换电路分别对应第一电光转换电路至第八电光转换电路，将光信号转换为hdmi信号中的tmds数据0 、tmds数据0-、tmds数据1 、tmds数据1-、tmds数据2 、tmds数据2-、tmds时钟 、tmds时钟-。
所述光电信号解析转换电路用于将所述电光信号融合转换电路的光信号转换为融合电信号后解析为hdmi的控制信号，并输入所述电视机的主板。所述光电信号解析转换电路包括第二单片机和第九光电转换电路。所述第九光电转换电路与所述第二单片机连接，用于将所述电光信号融合转换电路的光信号转换为融合电信号，并输入所述第二单片机。所述第二单片机与所述电视机的主板相连，用于将输入自所述第九光电转换电路的所述融合电信号解析为hdmi的控制信号，并输入所述电视机的主板。其中，hdmi的控制信号包括cec、ddc、scl、sda等信号。
本实施例中，所述第一光电转换电路至第九光电转换电路采用相同的电路结构。如图5所示，所述光电转换电路包括光电二极管vd2和三极管q2，所述光电二极管vd2的正极与所述三极管q2的发射极相连，所述光电二极管vd2的负极与所述三极管q2的基极相连，通过所述三极管q2的集电极输出电信号。光电转换电路的光电二极管vd2将电光转换电路的发光二极管vd1的光信号转换为电信号，通过三极管q2放大后输出到电视机主板的hdmi相应管脚。
可选的，所述电光信号融合转换电路还包括第十光电转换电路，如图2所示，所述第十光电转换电路与所述第一单片机相连。所述光电信号解析转换电路还包括第十电光转换电路，如图3所示，所述第十电光转换电路与所述第二单片机相连。通过第九电光转换电路与第九光电转换电路、第十光电转换电路与第十电光转换电路，可实现hdmi中部分信号的双向传输功能。
所述无线供电模块包括供电转换电路，所述供电转换电路的输入端与所述电视机的电源相连。如图6所示，所述供电转换电路包括第一电感l1，通过所述第一电感l1将所述电视机的电源提供的电能转换为电磁波。
所述无线受电模块包括受电转换电路，所述受电转换电路的输出端与所述机顶盒的主板相连。如图7所示，所述受电转换电路包括第二电感l2，通过所述第二电感l2感应所述供电转换电路的第一电感l1产生的电磁波，将所述第一电感l1的电磁波转换为电能。
本发明实施方式通过在机顶盒端设置hdmi信号转光信号模块，在电视就端设置对应的光信号转hdmi信号模块，实现机顶盒与电视机之间hdmi数据的无线光通信；通过在电视机端设置无线供电模块，在机顶盒端设置对应的无线受电模块，通过电视机为机顶盒供电，实现机顶盒的无线供电。本发明的无线光通信部分采用无载波调幅通信方式，该方式无需复杂精密的载波电路以及相位调节电路，降低生产成本。本发明的无线供电部分采用电磁感应式无线供电，电路简单，成本低廉，可实现10w以上的功率输送，而目前主流的机顶盒功率均小于10w，完全满足机顶盒的功率需求。由于机顶盒与电视机的使用场景无需进行远距离的通信，机顶盒挂载在电视机背面指定位置即可，省去机顶盒繁杂的线缆以及机顶盒与电视机的hdmi线缆。
本发明实现机顶盒与电视机之间的完全无线对接，又保留hdmi的高实时高质量的音视频传输优点。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
1.一种无线供电通信系统，应用于电视机与机顶盒之间的通信，其特征在于，所述系统包括：
hdmi信号转光信号模块，与所述机顶盒的主板连接，用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号转换为光信号并发射；
光信号转hdmi信号模块，与所述电视机的主板连接，用于接收所述hdmi信号转光信号模块发射的光信号，将所述光信号转换为hdmi信号并输入所述电视机的主板；
无线供电模块，与所述电视机的电源连接，用于将所述电视机的电源提供的电能转换为电磁波并发射；
无线受电模块，与所述机顶盒的主板连接，用于接收所述无线供电模块发射的电磁波，将所述电磁波转换为电能为所述机顶盒的主板供电。
2.根据权利要求1所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述hdmi信号转光信号模块包括：
差分信号电光转换电路，用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号中的差分信号转换为光信号；
电光信号融合转换电路，用于将所述机顶盒的主板输出的hdmi信号中的控制信号融合为融合电信号后转换为光信号。
3.根据权利要求2所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述差分信号电光转换电路包括第一电光转换电路至第八电光转换电路，每一电光转换电路的输入端与所述机顶盒的主板的差分信号输出端对应相连。
4.根据权利要求3所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述电光信号融合转换电路包括：
第一单片机，与所述机顶盒的主板相连，用于将所述hdmi信号中的多种控制信号融合为融合电信号并输出；
第九电光转换电路，与所述第一单片机连接，用于将所述第一单片机输出的所述融合电信号转换为光信号。
5.根据权利要求4所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述第一电光转换电路至第九电光转换电路均包括比较器、三极管以及发光二极管，所述比较器的输入端与所述机顶盒的主板的差分信号输出端相连，所述比较器的输出端与所述三极管的基极相连，所述三极管的发射极与所述发光二极管相连。
6.根据权利要求2所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述光信号转hdmi信号模块包括：
差分信号光电转换电路，用于将所述差分信号电光转换电路的光信号转换为hdmi的差分信号，并输入所述电视机的主板；
光电信号解析转换电路，用于将所述电光信号融合转换电路的光信号转换为融合电信号后解析为hdmi的控制信号，并输入所述电视机的主板。
7.根据权利要求6所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述差分信号光电转换电路包括第一光电转换电路至第八光电转换电路，每一光电转换电路的输出端与所述电视机的主板的差分信号输入端对应相连。
8.根据权利要求7所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述光电信号解析转换电路包括：
第二单片机，与所述电视机的主板相连；
第九光电转换电路，与所述第二单片机连接，用于将所述电光信号融合转换电路的光信号转换为融合电信号，并输入所述第二单片机；
所述第二单片机用于将输入自所述第九光电转换电路的所述融合电信号解析为hdmi的控制信号，并输入所述电视机的主板。
9.根据权利要求8所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述第一光电转换电路至第九光电转换电路均包括光电二极管和三极管，所述光电二极管的正极与所述三极管的发射极相连，所述光电二极管的负极与所述三极管的基极相连，通过所述三极管的集电极输出电信号。
10.根据权利要求9所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述电光信号融合转换电路还包括第十光电转换电路，所述第十光电转换电路与所述第一单片机相连；
所述光电信号解析转换电路还包括第十电光转换电路，所述第十电光转换电路与所述第二单片机相连。
11.根据权利要求1所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述无线供电模块包括供电转换电路，所述供电转换电路的输入端与所述电视机的电源相连；所述供电转换电路包括第一电感，通过所述第一电感将所述电视机的电源提供的电能转换为电磁波。
12.根据权利要求1所述的无线供电通信系统，其特征在于，所述无线受电模块包括受电转换电路，所述受电转换电路的输出端与所述机顶盒的主板相连；所述受电转换电路包括第二电感，通过所述第二电感感应所述供电转换电路的第一电感产生的电磁波，将所述第一电感的电磁波转换为电能。
技术总结