要設計一個4K HDMI無線圖傳低延遲系統，需要仔細選擇合適的器件，以確保信號的穩定傳輸、低延遲以及高清圖像質量。以下是一個詳細的方案介紹，包括優選的元器件、器件的作用、選擇理由、功能以及系統電路框圖。

1. 方案概述

在現代視頻和多媒體應用中，4K分辨率的視頻傳輸變得越來越普及，而隨著無線技術的進步，基于Wi-Fi或藍牙的無線圖像傳輸系統也逐漸成為主流。為了確保圖像的清晰度和傳輸的流暢性，尤其是在高清(4K)視頻傳輸時，低延遲和高帶寬的無線傳輸方案至關重要。

本方案將使用4K HDMI信號輸入，通過無線傳輸將信號傳輸到接收端，實現高清、低延遲的無線圖傳。所選器件將涵蓋視頻采集、編碼、無線傳輸和解碼等多個環節，確保整體系統的性能。

2. 關鍵器件選型

(1) 視頻編碼器：

視頻編碼器是實現高質量、低延遲無線圖傳的核心器件。4K視頻信號帶寬非常大，需要通過壓縮編碼來減少傳輸帶寬需求。

推薦器件： Qualcomm QCA9377 或 NVIDIA Jetson TX2。
功能：

• QCA9377：集成了高清視頻編解碼能力，支持HEVC（H.265）壓縮，能夠在保持高清畫質的同時，大幅壓縮帶寬需求。

• NVIDIA Jetson TX2：具有強大的圖像處理能力，適用于高清視頻流的實時處理，支持硬件加速H.264和H.265解碼與編碼，適合需要高性能的視頻處理應用。

選擇理由：

• QCA9377 支持4K分辨率并能進行HEVC編碼，適合在有限帶寬下傳輸高質量視頻。

• Jetson TX2 提供更強大的計算能力和圖像處理能力，適合大規模應用和復雜環境。

(2) 無線傳輸模塊：

無線模塊是系統中最重要的組成部分之一，確保數據能夠以低延遲、高帶寬的方式進行傳輸。

推薦器件： Qualcomm Snapdragon X55 5G 或 Cypress CYW943907AE。
功能：

• Snapdragon X55：作為5G模塊，提供更大的帶寬和低延遲性能，支持高效的4K視頻流傳輸。

• Cypress CYW943907AE：支持Wi-Fi 6 (802.11ax)技術，適合傳輸高帶寬視頻流，并能提供低延遲、高穩定性的數據傳輸。

選擇理由：

• X55 提供的5G網絡可以支持高速視頻流的傳輸，適合高速的無線圖傳需求。

• CYW943907AE 提供的Wi-Fi 6技術更適合室內環境中的無線傳輸，且支持多設備連接，提高了傳輸穩定性和帶寬。

(3) HDMI接口控制器：

HDMI接口是圖像信號源和無線傳輸模塊之間的連接橋梁，選擇合適的HDMI接口控制器至關重要。

推薦器件： Texas Instruments TFP401 或 Analog Devices ADV7511。
功能：

• TFP401：用于從數字視頻源（如攝像機或計算機）轉換為HDMI信號輸出。

• ADV7511：支持HDMI 1.4，支持高達4K的分辨率，并且能有效地管理視頻的傳輸。

選擇理由：

• TFP401 可以與多種數字視頻源兼容，并支持高質量的HDMI信號輸出。

• ADV7511 支持高分辨率視頻傳輸，并能有效處理HDMI信號，保證圖像的穩定傳輸。

(4) 低延遲視頻解碼器：

接收端需要進行視頻解碼，并將解碼后的信號發送到顯示設備。為了減少延遲，選擇一個低延遲解碼器是關鍵。

推薦器件： Broadcom BCM7231 或 Qualcomm Snapdragon 660。
功能：

• BCM7231：支持H.265視頻解碼，能夠處理高分辨率的視頻信號。

• Snapdragon 660：同樣提供強大的視頻解碼能力，支持4K視頻解碼并具有低延遲的性能。

選擇理由：

• BCM7231 能夠高效解碼4K視頻，并保證低延遲輸出。

• Snapdragon 660 提供的強大計算能力可確保在高負載下依然保持流暢的4K視頻解碼。

(5) 電源管理模塊：

無線圖傳系統需要穩定的電源支持，尤其是涉及高功耗的4K視頻編解碼及無線模塊時，電源的穩定性至關重要。

推薦器件： Texas Instruments TPS65185 或 ON Semiconductor NCP4681DSQ33T1G。
功能：

• TPS65185：為LCD顯示器等視頻應用提供多路電源輸出，確保系統穩定運行。

• NCP4681DSQ33T1G：低功耗LDO穩壓器，保證各個模塊的穩定供電。

選擇理由：

• TPS65185 支持多路電源輸出，適合用于高性能視頻系統。

• NCP4681DSQ33T1G 提供高效穩定的電源管理，適用于功率需求較低的無線圖傳系統。

3. 系統功能與設計要求

該4K無線圖傳系統需要具備以下幾個關鍵功能和設計要求：

1. 高分辨率支持： 支持高達4K的視頻傳輸，確保圖像清晰。

2. 低延遲： 無線圖傳系統必須具有非常低的延遲，通常要求在100ms以內，避免視頻和音頻不同步。

3. 高帶寬： 4K視頻信號需要較高的帶寬支持，無線系統必須能在穩定的帶寬下傳輸高清視頻。

4. 穩定的無線連接： 為了保證長時間的穩定傳輸，需要選擇穩定的無線技術（如Wi-Fi 6或5G）和高效的編碼技術（如HEVC）。

5. 低功耗設計： 無線傳輸和視頻編碼/解碼模塊的功耗需要盡量降低，延長系統的使用時間。

4. 電路框圖

電路框圖示意圖如下：

     [HDMI輸入] ----> [視頻編碼器] ----> [無線傳輸模塊] ----> [接收端無線模塊] ----> [視頻解碼器] ----> [HDMI輸出]

                        (HEVC編碼)              (Wi-Fi 6/5G)               (H.265解碼)       (4K顯示設備)

5. 總結與建議

本方案選用了性能強大的編碼器、解碼器、無線模塊和電源管理器件，確保能夠在4K分辨率下實現低延遲、高質量的無線視頻傳輸。通過使用HEVC（H.265）壓縮技術，可以大幅度降低帶寬要求，同時保持視頻質量。無線模塊方面，推薦使用Wi-Fi 6或5G模塊來提供穩定的無線連接，而在解碼部分，選擇高效的解碼器來保證低延遲的圖像輸出。

通過這一方案的設計，可以滿足大多數高清無線圖傳應用的需求，特別是在直播、遠程監控和視頻會議等場合中。