工程师团队如何攻克紧凑型4K流媒体设备技术挑战

工程师团队如何攻克紧凑型4K流媒体设备技术挑战

当某中心于2018年10月推出其4K流媒体棒时，它因三个原因而广受欢迎。第一，它提供了强大的4K流媒体功能，并支持卓越的音频（杜比全景声）和视频规格（杜比视界）。第二，它是一个简单、紧凑的棒状设备。第三，它的价格低于50美元。第一个条件是必要的。第二个条件很方便。但第三个条件才是关键所在。

然而，时间回到2017年，当时被指派开发这款4K流媒体棒的某中心工程师们遇到了一个难题：利用现有技术无法同时实现这三个方面。接下来的过程展现了世界一流的工程能力、创新和协作。本文将深入幕后，了解工程团队在创造这款4K流媒体棒时所面临的独特挑战，以及他们如何利用科学研究来驱动根本性的创新以克服这些挑战。

在某中心的4K流媒体棒推出之前，市场上已有其他4K流媒体设备，包括电视挂件形态和电视盒子形态的设备，但70美元的价格让一些人认为这些设备太贵了。为了提升客户价值，某中心的产品经理希望创造一款在提供高质量流媒体解决方案的同时成本效益高的设备。他们得出的结论是，将物料成本控制在足够低的水平的最佳方法是制造一个袖珍、一体化的HDMI棒状设备。

"尺寸！起初我们认为根本做不到，"某中心在加州森尼韦尔的实验室的高级无线系统工程师迪帕克·派回忆道。"如果做得太大，就无法适配电视背面。如果做成奇怪的形状，它就不再是棒状设备了。"

噪音不容忽视

这项工程任务尤其具有挑战性的关键问题在于，通过Wi-Fi流式传输4K视频内容所需的高数据速率。这个数据速率几乎不容出错，而某中心前一代非为4K设计的流媒体棒在4K速度下会遇到射频干扰问题，导致观看体验不稳定。

解决任何干扰或噪音问题至关重要，这样才能为客户提供可靠、无缓冲问题的4K观看体验。

这种干扰——令全球电气工程师头疼的问题——是由电子电路发出的射频噪音引起的。工程师们很快意识到，对于4K来说，噪音是不可接受的。当时负责领导工程团队的实验室高级射频系统工程师贾根·拉贾戈帕兰说："解决任何干扰或噪音问题至关重要，这样才能为客户提供可靠、无缓冲问题的4K观看体验。"

但保持新设备低于50美元的要求，以及因此采用棒状外形，带来了巨大挑战。带有用于接收Wi-Fi信号的敏感天线的HDMI棒，与电视距离非常近，加剧了射频干扰的挑战。

拉贾戈帕兰表示，某中心前几代流媒体棒是为低分辨率电视设计的，数据传输速率较低，因此这种噪音是可以过滤的。然而，对于4K来说，情况完全不同。"由于4K的极高速度，传统的信号调理方法将不起作用。适用于小型设备形态的、对噪音友好的天线并不存在，因此我们必须放眼未来并进行创新。我们必须通过根本性的发明来缓解射频干扰。"

噪音友好型设计

在棒状设备中解决射频干扰尤其具有挑战性，因为天线附近就有噪声源。为了更好地理解微观层面的情况，团队创建了物理原型和一个完整的三维电磁仿真模型，该模型包含了其机械方面的精细细节——例如天线、印刷电路板电子元件、屏蔽层、散热片和HDMI连接器——以及其至关重要的电气特性。

这促使他们采用了多管齐下的方法。一方面是重新组织印刷电路板上的集成电路，以减少其噪音排放。另一方面是提出一种新颖的、对噪音友好的天线设计。

"其他可用的流媒体设备使用传统天线，例如单极天线，"实验室的高级天线设计工程师穆罕默德·阿扎德说。"然而，这些天线对噪音不友好，在存在噪音的情况下性能会下降。"某中心实验室团队发明了一种对噪音友好的天线设计。这是一项科学与工程的突破，因为小型设备中的传统天线无法满足其设计目标。

取得这一进展需要进行大量的学术研究，尤其是考虑到这款棒状设备的尺寸仅为99毫米 x 30毫米 x 14毫米。"我们有专注于设备不同方面的团队：热管理、信号完整性、电源完整性和可靠性。因为这款设备非常小，每一个微小的设计变更都会对其他团队产生连锁反应，"派说。"对于某中心的每一款产品，工程团队都会协作，但在这个产品上，协作达到了一个全新的水平。"

紧密协作的团队

设备噪音和电视噪音这两个关键问题，在原理上得到了解决，但最终还需要实际验证。该设备必须适用于所有电视。因此，团队确保原型4K棒在与超过100种不同品牌和型号的电视配合使用时都能正常工作。严格的测试证实了他们的概念验证4K棒实现了其设计目标：能够向任何电视传输4K电视流媒体。而且他们在不到六个月的时间内完成了这项工作。此后，某中心的产品经理开始着手将原型转化为面向客户的4K流媒体棒。

虽然4K流媒体棒的故事是某中心致力于为客户提供价值的一个很好的例子，但它也提醒我们，实现这一目标的能力依赖于专注于交付客户喜爱的一流产品的科学家、工程师和产品经理们的创新和协作。
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