專(zhuān)利名稱(chēng)：用于傳輸離散電信號(hào)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于傳輸信息的方法，并且具體地，涉及電子設(shè)備的通信接口，特別 是，涉及傳輸離散電信號(hào)的方法。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域中已知一種用于從發(fā)射器向接收器傳輸二進(jìn)制碼的離散電信號(hào)的方法，所 述發(fā)射器和接收器以三線(xiàn)通信線(xiàn)路互連，其中通信線(xiàn)路電壓電源與發(fā)射器結(jié)合在一起，該 方法包括通過(guò)發(fā)射器在其輸出處建立負(fù)或正電壓，并且接收器讀取該電壓相對(duì)于地的值， 從發(fā)射器在相對(duì)于公共線(xiàn)(地)的一條導(dǎo)線(xiàn)上傳輸邏輯1和邏輯0，以及使用相同的方法 在另一條導(dǎo)線(xiàn)上在相反方向上借助于另一對(duì)發(fā)射器-接收器傳輸信號(hào)。這種方法被稱(chēng)為 RS232 接口。已知方法的缺點(diǎn)是低噪聲免疫性和通常不超過(guò)10米的短通信距離。這可通過(guò)區(qū) 分電流在線(xiàn)路中的導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的通行狀態(tài)來(lái)解釋發(fā)射導(dǎo)線(xiàn)電路中的電阻大于公共導(dǎo)線(xiàn)(地) 電路中的電阻，在電磁場(chǎng)的影響下，這可以對(duì)噪聲電壓的出現(xiàn)產(chǎn)生貢獻(xiàn)。另外，該方法僅允許向一個(gè)接收器傳輸信息，并且需要為此安排獨(dú)立的雙極電源， 這導(dǎo)致增加的裝置成本。還已知一種用于從發(fā)射器向布置在三線(xiàn)通信線(xiàn)路上的接收器傳輸二進(jìn)制碼的離 散電信號(hào)的方法，其中電壓電源與發(fā)射器結(jié)合在一起，該方法包括通過(guò)同時(shí)在一條導(dǎo)線(xiàn)上 建立負(fù)電壓，并且在相對(duì)于第三條導(dǎo)線(xiàn)的另一條導(dǎo)線(xiàn)上建立正電壓來(lái)傳輸邏輯1，通過(guò)相對(duì) 于第三條導(dǎo)線(xiàn)上的邏輯0在第一和第二導(dǎo)線(xiàn)上建立接近0的電壓，并且由接收器讀取線(xiàn)路 中的第一和第二導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電壓值來(lái)傳輸邏輯0。該方法被稱(chēng)為RS 485接口。該方法具有較高的噪聲免疫性和長(zhǎng)達(dá)1000米的較長(zhǎng)的通信距離，允許互連大量 設(shè)備，并且因此確保雙方向上的信號(hào)傳輸，但是如同前面的方法，需要為連接到線(xiàn)路上的所 有設(shè)備提供獨(dú)立的雙極電源，這顯著地增加了該方法的成本。另外，設(shè)備的單獨(dú)電源和較長(zhǎng) 的通信距離導(dǎo)致它們的零總線(xiàn)(地)電勢(shì)失配，這可能導(dǎo)致設(shè)備故障。為了防止這種情況， 采用設(shè)備與線(xiàn)路的電去耦，這導(dǎo)致了該信息傳輸方法的成本的增加。在技術(shù)本質(zhì)和可達(dá)到的結(jié)果方面與本方法最接近的是通過(guò)MicroLAN總線(xiàn)傳 輸電信號(hào)(例如，見(jiàn) Maxim “DS2409MicroLANCoup 1 erFebruary 7,2003 ；"Automatic Identification Data-Book，，，Dallas Semiconductor , 1995 ;)。一種用于在發(fā)射器 和接收器布置在具有電壓電源的雙線(xiàn)通信路線(xiàn)上，電源的第一極和通信線(xiàn)路的第一導(dǎo)線(xiàn)接 地，而通信線(xiàn)路的第二導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電阻器連接到電源的第二極的情況下，從發(fā)射器向接收器 傳輸離散電信號(hào)的已知方法包括由借助電子開(kāi)關(guān)閉合線(xiàn)路的發(fā)射器傳輸二進(jìn)制碼的邏輯 信號(hào)，并且接收器讀取相對(duì)于地的導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電壓值。此處，邏輯0通常被認(rèn)為是通信線(xiàn)路內(nèi) 的在第一預(yù)設(shè)閾值之下的電壓電平，并且邏輯1被認(rèn)為在第二預(yù)設(shè)閾值之上。作為一種規(guī) 則，為這些閾值選擇相應(yīng)于邏輯TTL電平的值0. 8V和1. 2V。除了 MicroLAN接口之外，已經(jīng) 以類(lèi)似方式構(gòu)造了許多其它已知接口。
已知方法使得可以互連大量設(shè)備，并且可以在兩條導(dǎo)線(xiàn)上在雙方向上提供信號(hào)傳 輸，并且允許從通信線(xiàn)路給設(shè)備供電，這減少了該方法的成本。傳輸離散電信號(hào)的已知方法的一個(gè)缺點(diǎn)是它的噪聲免疫性低。當(dāng)受到噪聲影響 時(shí)，雖然噪聲影響對(duì)于兩條導(dǎo)線(xiàn)是相同的，但影響結(jié)果是不同的，這是由于通信線(xiàn)路的接地 導(dǎo)線(xiàn)和未接地導(dǎo)線(xiàn)中的噪聲傳播狀態(tài)不同，并且更具體地，噪聲電流在每條導(dǎo)線(xiàn)中從影響 點(diǎn)到電源電極或到接地的流動(dòng)電阻不同。結(jié)果，在噪聲影響點(diǎn)以及在通信線(xiàn)路的其它部分， 出現(xiàn)了電壓差，即，噪聲電壓，噪聲電壓阻礙了所希望的信號(hào)的正確傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是實(shí)現(xiàn)改進(jìn)在通信線(xiàn)路中傳輸和接收電信號(hào)期間的噪聲免疫 性，同時(shí)減小信息傳輸處理的成本。在一種用于從發(fā)射器向連接到具有電壓電源的雙線(xiàn)通信線(xiàn)路的接收器傳輸離散 電信號(hào)的方法中實(shí)現(xiàn)上述目的，其中根據(jù)通信線(xiàn)路中相對(duì)于預(yù)設(shè)閾值的信號(hào)電平，讀信號(hào) 被確定為邏輯0和邏輯1，接收器被連接到發(fā)射器和電壓電源之間的雙線(xiàn)通信線(xiàn)路，并且 被提供有兩個(gè)電流傳感器，每個(gè)電流傳感器安裝在雙線(xiàn)通信線(xiàn)路的一條導(dǎo)線(xiàn)上，通過(guò)發(fā)射 器由于其輸出電阻的改變而改變雙線(xiàn)通信線(xiàn)路內(nèi)的電流，以及所述兩個(gè)傳感器測(cè)量該電流 值，來(lái)執(zhí)行信號(hào)傳輸，其中按照測(cè)量的電流的絕對(duì)值的和來(lái)確定讀信號(hào)。優(yōu)選地，電壓電源的第一電極通過(guò)第一電阻器連接到通信線(xiàn)路的第一導(dǎo)線(xiàn)，而電 壓電源的第二電極通過(guò)第二電阻器連接到通信線(xiàn)路的第二導(dǎo)線(xiàn)，其中第一和第二電阻器具 有相同的電阻值。本發(fā)明的要點(diǎn)組成如下。在傳輸電信號(hào)的這種方法中，為了當(dāng)線(xiàn)路電阻和電容達(dá)到高值時(shí)，從遠(yuǎn)方的發(fā)射 器讀信號(hào)，并且為了噪聲敏感性的進(jìn)一步減小，應(yīng)用基于電流環(huán)原理的信號(hào)傳輸。然而，這 樣應(yīng)用已知的電流環(huán)原理僅僅減弱噪聲敏感性，這是由于電流在通信線(xiàn)路的兩條導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)在 相反方向內(nèi)流動(dòng)，而共模噪聲感應(yīng)出的電流是相同的方向。所希望的信號(hào)電流和噪聲電流 的相加將導(dǎo)致電流值在通信線(xiàn)路的一條導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)較高，并且在另一條導(dǎo)線(xiàn)中較低；因此，僅僅 借助單個(gè)電流傳感器在一條通信線(xiàn)路內(nèi)測(cè)量電流將確保噪聲對(duì)所希望的信號(hào)的最大影響。 因此，為了補(bǔ)償噪聲對(duì)接收器讀取信號(hào)的影響，在本發(fā)明中引入兩個(gè)電流傳感器，每個(gè)電流 傳感器用于一條導(dǎo)線(xiàn)?？紤]其符號(hào)推演傳感器測(cè)量的電流值(或換言之，它們絕對(duì)值相加) 將導(dǎo)致一種情況，當(dāng)與噪聲有關(guān)的電流部分相互抵消時(shí)，同時(shí)與所希望的信號(hào)有關(guān)的電流 部分將加倍。兩個(gè)電流的絕對(duì)值相加將給出相同的結(jié)果。因此，為了測(cè)量所希望的信號(hào)，并 且將其與噪聲信號(hào)分離開(kāi)，必須考慮其符號(hào)來(lái)推演兩個(gè)電流傳感器的讀數(shù)差值，或計(jì)算兩 個(gè)電流傳感器讀數(shù)絕對(duì)值的和。為了確保信號(hào)傳播在雙線(xiàn)通信線(xiàn)路的兩條導(dǎo)線(xiàn)中的相同狀態(tài)，優(yōu)選地為通信線(xiàn)路 的每條導(dǎo)線(xiàn)確保噪聲影響點(diǎn)和電壓電源的相應(yīng)電極之間的相等電阻，這被通過(guò)在通信線(xiàn)路 的每條導(dǎo)線(xiàn)和該導(dǎo)線(xiàn)所連接的電壓電源電極中間安裝相同數(shù)值的電阻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這導(dǎo)致沿 著整個(gè)通信線(xiàn)路的對(duì)共模噪聲信號(hào)電壓的補(bǔ)償，從而發(fā)射器位置區(qū)域的通信線(xiàn)路內(nèi)的電壓 不包含噪聲信號(hào)，并且使得來(lái)自發(fā)射器的信號(hào)不會(huì)失真。此處，噪聲信號(hào)級(jí)別被減小了一千 倍，這使得即使在使用原型方法并且噪聲電壓比所希望的信號(hào)大得多的狀態(tài)下也可能執(zhí)行通{曰。說(shuō)明了用于在雙線(xiàn)通信線(xiàn)路上從發(fā)射器向接收器傳輸離散電信號(hào)的方法的要點(diǎn)， 該方法確保在長(zhǎng)距離上傳輸?shù)男盘?hào)的傳輸和接收過(guò)程中對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，并且該方法 的實(shí)質(zhì)包括但不限于其實(shí)現(xiàn)的例子。例子以所謂的雙絞線(xiàn)形式實(shí)現(xiàn)的雙線(xiàn)通信線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)被通過(guò)相同的lkQ限流電阻連 接到電壓電源電極。接收器和發(fā)射器被連接到通信線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)上，其中接收器被連接在發(fā) 射器和電源之間。發(fā)射器是具有以微處理器控制的開(kāi)關(guān)形式的輸出級(jí)聯(lián)的微處理器，所述開(kāi)關(guān)并聯(lián) 到通信線(xiàn)路，并且具有用于確保傳輸過(guò)程中通信線(xiàn)路內(nèi)的預(yù)設(shè)電流值的限流電阻。有可能 借助可控制的穩(wěn)流器來(lái)限制傳輸電流。接收器配備有微處理器和兩個(gè)電流傳感器，每個(gè)電流傳感器安裝在通信線(xiàn)路的一 條導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)，并且一個(gè)電流傳感器被連接作為源電流傳感器，并且另一個(gè)被連接作為匯流電 流傳感器。電流傳感器的輸出被連接到用于對(duì)來(lái)自傳感器的信號(hào)的絕對(duì)值進(jìn)行相加的加法 器的輸入(考慮其符號(hào)來(lái)推演信號(hào)值)，其中加法器輸出被連接到微處理器的讀輸入。通信線(xiàn)路的正常狀態(tài)相應(yīng)于邏輯1的傳輸；此處通信線(xiàn)路內(nèi)的電壓接近電壓電源 的電壓，這允許給發(fā)射器和連接到通信線(xiàn)路上的其它設(shè)備供電。此處，通信線(xiàn)路內(nèi)的電流 (連接的設(shè)備所消耗的電流)不超過(guò)預(yù)設(shè)閾值。通過(guò)在通信線(xiàn)路內(nèi)創(chuàng)建附加電流，短時(shí)間形 成邏輯0，該附加電流是由于通過(guò)限流電阻器閉合通信線(xiàn)路和發(fā)射器而產(chǎn)生的。線(xiàn)路的導(dǎo)線(xiàn)被放置在產(chǎn)生噪聲的電磁場(chǎng)內(nèi)，或從發(fā)電機(jī)給通信線(xiàn)路的兩條導(dǎo)線(xiàn)提 供共模噪聲電壓?？拷邮掌骱涂拷l(fā)射器來(lái)測(cè)量線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)之間的噪聲電壓。作為補(bǔ)償?shù)?結(jié)果，證實(shí)通信線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)之間的噪聲電壓比從發(fā)電機(jī)提供的共模噪聲電壓小一千倍。為了 模擬原型中噪聲傳播的狀態(tài)(出于比較目的)，關(guān)閉一個(gè)電阻，從而加法器輸出處的信號(hào)嚴(yán) 重失真。類(lèi)似地，為了說(shuō)明由于安裝兩個(gè)電流傳感器產(chǎn)生的噪聲補(bǔ)償，關(guān)閉一個(gè)傳感器，從 而加法器輸出處的信號(hào)也產(chǎn)生了失真。由于這樣的事實(shí)提供本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，S卩，作為確保在線(xiàn)路的兩條導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)傳播和讀 取信號(hào)二者的相同狀態(tài)的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)線(xiàn)路中噪聲電壓和噪聲電流的補(bǔ)償。這允許通過(guò)提 高噪聲免疫性增加通信距離和可靠性，同時(shí)減少信息傳輸處理的成本。
權(quán)利要求
一種用于從發(fā)射器向連接到具有電壓電源的雙線(xiàn)通信線(xiàn)路上的接收器傳輸離散電信號(hào)的方法，其中讀信號(hào)根據(jù)通信線(xiàn)路中相對(duì)于預(yù)設(shè)閾值的信號(hào)電平確定為邏輯0和邏輯1，其特征在于，所述電壓電源的第一電極通過(guò)第一電阻器連接到通信線(xiàn)路的第一導(dǎo)線(xiàn)，而所述電壓電源的第二電極通過(guò)第二電阻器連接到通信線(xiàn)路的第二導(dǎo)線(xiàn)，其中第一電阻器和第二電阻器具有相同的電阻值，接收器連接到發(fā)射器和電壓電源之間的雙線(xiàn)通信線(xiàn)路，并且被提供有兩個(gè)電流傳感器，每個(gè)電流傳感器安裝在雙線(xiàn)通信線(xiàn)路的一條導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)，通過(guò)發(fā)射器由于其輸出電阻的改變而改變雙線(xiàn)通信線(xiàn)路內(nèi)的電流，以及所述兩個(gè)傳感器測(cè)量電流的值，來(lái)執(zhí)行信號(hào)傳輸，其中按照測(cè)量的電流的絕對(duì)值的和來(lái)確定讀信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于傳輸信息的方法，并且具體地涉及電子設(shè)備的通信接口。通過(guò)由于在通信線(xiàn)路的兩條導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的信號(hào)傳播和讀取期間對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高了噪聲免疫性，該方法使得可以增加通信的距離和可靠性。接收器連接到發(fā)射器和電壓電源之間的雙線(xiàn)通信線(xiàn)路上，并且配備有兩個(gè)電流傳感器。按照測(cè)量的電流的絕對(duì)值的和來(lái)確定讀信號(hào)。
文檔編號(hào)H04B3/50GK101855840SQ200780100603
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者瓦列里·瓦西里耶維奇·奧夫奇尼科夫 申請(qǐng)人:瓦列里·瓦西里耶維奇·奧夫奇尼科夫