CN101855840A - 用于传输离散电信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于传输信息的方法，并且具体地涉及电子设备的通信接口。通过由于在通信线路的两条导线内的信号传播和读取期间对噪声信号进行补偿，从而提高了噪声免疫性，该方法使得可以增加通信的距离和可靠性。接收器连接到发射器和电压电源之间的双线通信线路上，并且配备有两个电流传感器。按照测量的电流的绝对值的和来确定读信号。

Description

用于传输离散电信号的方法

技术领域

本发明涉及用于传输信息的方法，并且具体地，涉及电子设备的通信接口，特别是，涉及传输离散电信号的方法。

背景技术

本领域中已知一种用于从发射器向接收器传输二进制码的离散电信号的方法，所述发射器和接收器以三线通信线路互连，其中通信线路电压电源与发射器结合在一起，该方法包括通过发射器在其输出处建立负或正电压，并且接收器读取该电压相对于地的值，从发射器在相对于公共线(地)的一条导线上传输逻辑1和逻辑0，以及使用相同的方法在另一条导线上在相反方向上借助于另一对发射器-接收器传输信号。这种方法被称为RS232接口。

已知方法的缺点是低噪声免疫性和通常不超过10米的短通信距离。这可通过区分电流在线路中的导线内的通行状态来解释：发射导线电路中的电阻大于公共导线(地)电路中的电阻，在电磁场的影响下，这可以对噪声电压的出现产生贡献。

另外，该方法仅允许向一个接收器传输信息，并且需要为此安排独立的双极电源，这导致增加的装置成本。

还已知一种用于从发射器向布置在三线通信线路上的接收器传输二进制码的离散电信号的方法，其中电压电源与发射器结合在一起，该方法包括通过同时在一条导线上建立负电压，并且在相对于第三条导线的另一条导线上建立正电压来传输逻辑1，通过相对于第三条导线上的逻辑0在第一和第二导线上建立接近0的电压，并且由接收器读取线路中的第一和第二导线内的电压值来传输逻辑0。该方法被称为RS 485接口。

该方法具有较高的噪声免疫性和长达1000米的较长的通信距离，允许互连大量设备，并且因此确保双方向上的信号传输，但是如同前面的方法，需要为连接到线路上的所有设备提供独立的双极电源，这显著地增加了该方法的成本。另外，设备的单独电源和较长的通信距离导致它们的零总线(地)电势失配，这可能导致设备故障。为了防止这种情况，采用设备与线路的电去耦，这导致了该信息传输方法的成本的增加。

在技术本质和可达到的结果方面与本方法最接近的是通过MicroLAN总线传输电信号(例如，见Maxim“DS2409MicroLANCoupler”，February 7，2003；“Automatic Identification Data-Book”，Dallas

1995；)。一种用于在发射器和接收器布置在具有电压电源的双线通信路线上，电源的第一极和通信线路的第一导线接地，而通信线路的第二导线通过电阻器连接到电源的第二极的情况下，从发射器向接收器传输离散电信号的已知方法包括由借助电子开关闭合线路的发射器传输二进制码的逻辑信号，并且接收器读取相对于地的导线内的电压值。此处，逻辑0通常被认为是通信线路内的在第一预设阈值之下的电压电平，并且逻辑1被认为在第二预设阈值之上。作为一种规则，为这些阈值选择相应于逻辑TTL电平的值0.8V和1.2V。除了MicroLAN接口之外，已经以类似方式构造了许多其它已知接口。

已知方法使得可以互连大量设备，并且可以在两条导线上在双方向上提供信号传输，并且允许从通信线路给设备供电，这减少了该方法的成本。

传输离散电信号的已知方法的一个缺点是它的噪声免疫性低。当受到噪声影响时，虽然噪声影响对于两条导线是相同的，但影响结果是不同的，这是由于通信线路的接地导线和未接地导线中的噪声传播状态不同，并且更具体地，噪声电流在每条导线中从影响点到电源电极或到接地的流动电阻不同。结果，在噪声影响点以及在通信线路的其它部分，出现了电压差，即，噪声电压，噪声电压阻碍了所希望的信号的正确传输。

发明内容

本发明的主要目的是实现改进在通信线路中传输和接收电信号期间的噪声免疫性，同时减小信息传输处理的成本。

在一种用于从发射器向连接到具有电压电源的双线通信线路的接收器传输离散电信号的方法中实现上述目的，其中根据通信线路中相对于预设阈值的信号电平，读信号被确定为逻辑0和逻辑1，接收器被连接到发射器和电压电源之间的双线通信线路，并且被提供有两个电流传感器，每个电流传感器安装在双线通信线路的一条导线上，通过发射器由于其输出电阻的改变而改变双线通信线路内的电流，以及所述两个传感器测量该电流值，来执行信号传输，其中按照测量的电流的绝对值的和来确定读信号。

优选地，电压电源的第一电极通过第一电阻器连接到通信线路的第一导线，而电压电源的第二电极通过第二电阻器连接到通信线路的第二导线，其中第一和第二电阻器具有相同的电阻值。

本发明的要点组成如下。

在传输电信号的这种方法中，为了当线路电阻和电容达到高值时，从远方的发射器读信号，并且为了噪声敏感性的进一步减小，应用基于电流环原理的信号传输。然而，这样应用已知的电流环原理仅仅减弱噪声敏感性，这是由于电流在通信线路的两条导线内在相反方向内流动，而共模噪声感应出的电流是相同的方向。所希望的信号电流和噪声电流的相加将导致电流值在通信线路的一条导线内较高，并且在另一条导线中较低；因此，仅仅借助单个电流传感器在一条通信线路内测量电流将确保噪声对所希望的信号的最大影响。因此，为了补偿噪声对接收器读取信号的影响，在本发明中引入两个电流传感器，每个电流传感器用于一条导线。考虑其符号推演传感器测量的电流值(或换言之，它们绝对值相加)将导致一种情况，当与噪声有关的电流部分相互抵消时，同时与所希望的信号有关的电流部分将加倍。两个电流的绝对值相加将给出相同的结果。因此，为了测量所希望的信号，并且将其与噪声信号分离开，必须考虑其符号来推演两个电流传感器的读数差值，或计算两个电流传感器读数绝对值的和。

为了确保信号传播在双线通信线路的两条导线中的相同状态，优选地为通信线路的每条导线确保噪声影响点和电压电源的相应电极之间的相等电阻，这被通过在通信线路的每条导线和该导线所连接的电压电源电极中间安装相同数值的电阻器来实现。这导致沿着整个通信线路的对共模噪声信号电压的补偿，从而发射器位置区域的通信线路内的电压不包含噪声信号，并且使得来自发射器的信号不会失真。此处，噪声信号级别被减小了一千倍，这使得即使在使用原型方法并且噪声电压比所希望的信号大得多的状态下也可能执行通信。

说明了用于在双线通信线路上从发射器向接收器传输离散电信号的方法的要点，该方法确保在长距离上传输的信号的传输和接收过程中对噪声信号进行补偿，并且该方法的实质包括但不限于其实现的例子。

例子

以所谓的双绞线形式实现的双线通信线路的导线被通过相同的1kΩ限流电阻连接到电压电源电极。接收器和发射器被连接到通信线路的导线上，其中接收器被连接在发射器和电源之间。

发射器是具有以微处理器控制的开关形式的输出级联的微处理器，所述开关并联到通信线路，并且具有用于确保传输过程中通信线路内的预设电流值的限流电阻。有可能借助可控制的稳流器来限制传输电流。

接收器配备有微处理器和两个电流传感器，每个电流传感器安装在通信线路的一条导线内，并且一个电流传感器被连接作为源电流传感器，并且另一个被连接作为汇流电流传感器。电流传感器的输出被连接到用于对来自传感器的信号的绝对值进行相加的加法器的输入(考虑其符号来推演信号值)，其中加法器输出被连接到微处理器的读输入。

通信线路的正常状态相应于逻辑1的传输；此处通信线路内的电压接近电压电源的电压，这允许给发射器和连接到通信线路上的其它设备供电。此处，通信线路内的电流(连接的设备所消耗的电流)不超过预设阈值。通过在通信线路内创建附加电流，短时间形成逻辑0，该附加电流是由于通过限流电阻器闭合通信线路和发射器而产生的。

线路的导线被放置在产生噪声的电磁场内，或从发电机给通信线路的两条导线提供共模噪声电压。靠近接收器和靠近发射器来测量线路导线之间的噪声电压。作为补偿的结果，证实通信线路导线之间的噪声电压比从发电机提供的共模噪声电压小一千倍。为了模拟原型中噪声传播的状态(出于比较目的)，关闭一个电阻，从而加法器输出处的信号严重失真。类似地，为了说明由于安装两个电流传感器产生的噪声补偿，关闭一个传感器，从而加法器输出处的信号也产生了失真。

由于这样的事实提供本发明的优点，即，作为确保在线路的两条导线内传播和读取信号二者的相同状态的结果，实现对线路中噪声电压和噪声电流的补偿。这允许通过提高噪声免疫性增加通信距离和可靠性，同时减少信息传输处理的成本。

Claims (1)

1.一种用于从发射器向连接到具有电压电源的双线通信线路上的接收器传输离散电信号的方法，其中读信号根据通信线路中相对于预设阈值的信号电平确定为逻辑0和逻辑1，其特征在于，所述电压电源的第一电极通过第一电阻器连接到通信线路的第一导线，而所述电压电源的第二电极通过第二电阻器连接到通信线路的第二导线，其中第一电阻器和第二电阻器具有相同的电阻值，接收器连接到发射器和电压电源之间的双线通信线路，并且被提供有两个电流传感器，每个电流传感器安装在双线通信线路的一条导线内，通过发射器由于其输出电阻的改变而改变双线通信线路内的电流，以及所述两个传感器测量电流的值，来执行信号传输，其中按照测量的电流的绝对值的和来确定读信号。