CN103944608A - 模拟信号提取装置、方波信号提取装置及信号分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟信号提取装置、方波信号提取装置及信号分离系统，涉及信号处理领域。所述信号分离系统，包括：方波信号提取装置，用于通过同轴电缆发送模拟信号至方波信号提取装置，并从叠加信号中提取返回的方波信号；模拟信号提取装置，用于从叠加信号中提取模拟信号，并通过同轴电缆发送方波信号返回模拟信号提取装置；同轴电缆，用于同时传输模拟信号与方波信号，所述模拟信号与方波信号在所述同轴电缆上形成叠加信号。

Description

模拟信号提取装置、方波信号提取装置及信号分离系统

技术领域

本发明涉及信号处理领域，特别涉及一种模拟信号提取装置、方波信号提取装置及信号分离系统。

背景技术

同轴电缆(Coaxial)是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。

同轴电缆一般用于通讯信号的传输，而且所述同轴电缆不仅可用于传输单信号，还可以用于多信号的同时传输，但是在进行多信号的传输时，由于多信号相互叠加形成叠加信号，那么同轴电缆的信号接收装置如何从叠加信号中将自己所需的信号提取出来，是现有技术的一大难题，尤其是现有技术是不存在分离方波信号和模拟信号所形成的叠加信号的。

发明内容

本发明实施例提供了一种模拟信号提取装置、方波信号提取装置及信号分离系统，用以对同轴电缆中存在的由方波信号和模拟信号所形成的叠加信号进行信号分离。

本发明实施例提供的一种方波信号提取装置，包括：

模拟信号发送模块，用于通过同轴电缆发送模拟信号至接收端进行信号处理；

叠加信号筛选模块，用于接收包含模拟信号和方波信号的叠加信号，并从中提取出方波信号，传输至方波信号处理模块；

方波信号处理模块，用于对所述方波信号进行数据处理；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

本发明实施例提供的一种模拟信号提取装置，包括：

模拟信号提取模块，用于接收包含模拟信号和方波信号的叠加信号，并根据时延从所述叠加信号中提取出模拟信号，传输至模拟信号处理模块；

模拟信号处理模块，用于对所述模拟信号进行数据处理；

方波信号发送模块，用于将方波信号通过外部接口发送至同轴电缆，并由同轴电缆发送至所述模拟信号的发送端；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

本发明实施例提供的一种信号分离系统，包括：

方波信号提取装置，用于通过同轴电缆发送模拟信号至方波信号提取装置，并从叠加信号中提取返回的方波信号；

模拟信号提取装置，用于从叠加信号中提取模拟信号，并通过同轴电缆发送方波信号返回模拟信号提取装置；

同轴电缆，用于同时传输模拟信号与方波信号，所述模拟信号与方波信号在所述同轴电缆上形成叠加信号；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

本发明实施例，通过设置的模拟信号提取装置和叠加信号筛选装置，从而实现了在叠加信号中将模拟信号和方波信号各自分离的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种方波信号提取装置的模块结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种比较器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种模拟信号提取装置的模块结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种时延关系示意图；

图5为本发明实施例提供的一种信号分离系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种发送的模拟信号示意图；

图7为本发明实施例提供的一种发送的方波信号示意图；

图8为本发明实施例提供的一种叠加信号示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种模拟信号提取装置、方波信号提取装置及信号分离系统，用以对同轴电缆中存在的由方波信号和模拟信号所形成的叠加信号进行信号分离。

首先，如图1所示，在模拟信号发送侧，本发明实施例提供了一种方波信号提取装置，包括：

模拟信号发送模块3，用于通过同轴电缆发送模拟信号至接收端进行信号处理；

叠加信号筛选模块1，用于接收包含模拟信号和方波信号的叠加信号，并从中提取出方波信号，传输至方波信号处理模块；

方波信号处理模块2，用于对所述方波信号进行数据处理；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

在本发明上述实施例中，方波信号提取装置通过叠加信号筛选模块在叠加信号中提取出方波信号，并通过模拟信号发送模块发送模拟信号至接收端。使用本方波信号提取装置可从含有模拟信号与方波信号的叠加信号中提取出方波信号进行后续处理。

进一步地，如图2所示，所述筛选模块优选为比较器或比较电路。接通电源后，所述比较器或比较电路在阈值电平的容压范围允许的情况下，正确的设置阈值电平的具体数值，即可在接收到叠加信号时，自动输出方波信号。

可以理解的是，上述阈值电平的选取可以根据比较器或比较电路的具体选用进行实际设置，所述阈值电平的容压范围的具体数值选取是根据比较器芯片的质量进行选取的。

具体地，根据图8可知，由方波信号和模拟信号叠加形成叠加信号可知，所述比较器或比较电路的阈值电平小于所述叠加信号的最大值减去所述模拟信号的最大峰峰值且大于所述叠加信号的最低值加上所述模拟信号的最大峰峰值。

也就是所述比较器或比较电路的阈值电平的选取范围要介于图8所示的叠加信号之间空白的区域，这个范围为阈值电平的容压范围V_th。

在实际工作中，为了更好的保证信号的完整性，减少模拟信号在方波信号边沿叠加时的抖动，所述模拟信号的载波频率优选为所述方波信号的载波频率的整数倍。当然，上述情况为本发明优选的实施方式，所述模拟信号的载波频率也可不为方波信号的载波频率的整数倍。

与上述装置配合使用，本发明实施例提供了一种模拟信号提取装置，在发送方波信号的同时从叠加信号中提取模拟信号，如图3所示，包括：

模拟信号提取模块4，用于接收包含模拟信号和方波信号的叠加信号，并根据时延从所述叠加信号中提取出模拟信号，传输至模拟信号处理模块；

模拟信号处理模块5，用于对所述模拟信号进行数据处理；

方波信号发送模块6，用于将方波信号通过外部接口发送至同轴电缆，并由同轴电缆发送至所述模拟信号的发送端；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

在本发明实施例中，由于本装置通过同轴电缆进行模拟信号的接收和方波信号的发送，所以实际上所述模拟信号提取模块在同轴电缆上接收到的是两种信号的叠加信号，而在得知叠加信号和方波信号的情况下，只需知道方波信号发送模块将方波信号发送到电缆上的这段外部传输的时延，即可，在得知时延后，通过叠加信号减去时延之前的方波信号，即可提取出模拟信号。

为了测出上述时延，所述方波信号发送模块还设有内部接口，用于将所述方波信号同样传输至模拟信号提取模块。如图4所示，Signal1为模拟信号提取模块通过内部接口接收到的方波信号，Signal2为模拟信号提取模块通过外部接口接收到的方波信号，之间的Δt即为时延。

具体地，为了测出上述时延，实施例一

在本装置开始工作接收模拟信号前，所述方波信号发送模块同时通过内部接口和外部接口发送同一方波信号，所述模拟信号提取模块根据通过内部接口接收到的方波信号的时间与通过外部接口接收到的同一方波信号的时间，可以得到所述时延。

实施例二

在上述实施例一的基础上，所述方波信号发送模块在发送所述方波信号之前，可先发送同步序列。这样所述模拟信号提取模块根据同步序列的到达时间，可以测得所述时延。

可以理解的是，上述两个实施例仅为本发明申请优选的两个实施例，并不是对测量时延的技术手段的限定，任何基于上述实施例的测量方法变形应均落入本发明申请的保护范围。

为了更好的保证信号的完整性，该装置还优选设有鉴相器，用于对所述同轴电缆上的模拟信号进行相位检测，当所述模拟信号的相位为零时，方波信号发送模块进行所述方波信号的发送。即所述方波信号的发送时间t2=t1+N*Tc-Δt，其中，t1为模拟信号为零的时刻，t2为方波信号发送的时刻，N为正整数，Tc为模拟信号载波最小正周期，Δt为时延。

同样，与上述方波信号提取装置中所述，为了更好的保证信号的完整性，所述模拟信号的载波频率为所述方波信号的载波频率的整数倍。

最后，上述方波信号提取装置与模拟信号提取装置构成了本发明实施例的一种信号分离系统，包括：

方波信号提取装置，用于通过同轴电缆发送模拟信号至方波信号提取装置，并从叠加信号中提取返回的方波信号；

模拟信号提取装置，用于从叠加信号中提取模拟信号，并通过同轴电缆发送方波信号返回模拟信号提取装置；

同轴电缆7，用于同时传输模拟信号与方波信号，所述模拟信号与方波信号在所述同轴电缆上形成叠加信号；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

上述系统的工作可如图5所示，方波信号提取装置与模拟信号提取装置各自从同轴电缆上获取各自所需的信号，交给各自的处理模块进行处理。

可以理解的是，所述方波信号提取装置中的方波信号处理模块与模拟信号提取装置中的模拟信号处理模块可以不仅用于处理方波信号或模拟信号，还可用于对模拟信号或数字信号的发送进行控制。

为了详细的说明本发明系统的技术方案，现介绍一个详细的实施方式：

在本系统正式工作前，根据具体的比较器选取情况进行阈值电平V_ref和容限电压V_th范围的选取，在本实施例中，模拟信号如图6所示，其中，V_DC表示模拟信号的直流分量，V_pp表示模拟信号的峰峰值，方波信号如图7所示，其中V_H表示方波信号的高电平电压，V_L表示方波信号的低水平电压。

由于模拟信号的最大峰峰值小于方波信号的最大峰峰值，所以二者叠加后形成的叠加信号如图8所示，同样可从图8中得出如下关系式：

$V_H+V_{\mathrm{DC}}-\frac{1}{2}\mathrm{Vpp}\≥\mathrm{Vref}+\mathrm{Vth}---\left(1\right)$

$V_L+V_{\mathrm{DC}}+\frac{1}{2}\mathrm{Vpp}\≤\mathrm{Vref}-\mathrm{Vth}---\left(2\right)$

对于方波信号提取装置一侧，通过上式，假设已知V_pp为2v，取容限电压为V_th=0.5v。由式（2）可知，阈值电压V_ref≥2.5v，若取V_ref＝2.5v，在V_DC又可知的情况下，模拟信号提取装置发送的的高电平只须满足V_H≥3v，V_L≤0v即可，根据这个规则对模拟信号提取装置发出的方波信号进行设置，这样方波信号提取装置在接收到叠加信号时，由于正确的设置了V_ref、V_H和V_L，所以方波信号提取装置的比较器可以正确的提取出方波信号。

而对于模拟信号提取装置一侧，在测得时延后，由于叠加信号和方波信号时已知的，所以时延之前的方波信号是本时刻叠加信号的同步信号，二者相减，所述模拟信号提取模块即可得到模拟信号。

综上所述，本发明实施例，通过设置的模拟信号提取模块和叠加信号筛选模块，及设置的上述关系式，只要正确的设置的几个变量之间的关系，即可实现在叠加信号中将模拟信号和方波信号各自分离的目的。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种方波信号提取装置，其特征在于，包括：

模拟信号发送模块，用于通过同轴电缆发送模拟信号至接收端进行信号处理；

叠加信号筛选模块，用于接收包含模拟信号和方波信号的叠加信号，并从中提取出方波信号，传输至方波信号处理模块；

方波信号处理模块，用于对所述方波信号进行数据处理；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筛选模块为比较器或比较电路。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述比较器或比较电路的阈值电平小于所述叠加信号的最大值减去所述模拟信号的最大峰峰值且大于所述叠加信号的最低值加上所述模拟信号的最大峰峰值。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述模拟信号的载波频率为所述方波信号的载波频率的整数倍。

5.一种模拟信号提取装置，其特征在于，包括：

模拟信号提取模块，用于接收包含模拟信号和方波信号的叠加信号，并根据时延从所述叠加信号中提取出模拟信号，传输至模拟信号处理模块；

模拟信号处理模块，用于对所述模拟信号进行数据处理；

方波信号发送模块，用于将方波信号通过外部接口发送至同轴电缆，并由同轴电缆发送至所述模拟信号的发送端；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述方波信号发送模块还设有内部接口，用于将所述方波信号同样传输至模拟信号提取模块。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述方波信号发送模块同时通过内部接口和外部接口发送同一方波信号，所述模拟信号提取模块根据通过内部接口接收到的方波信号的时间与通过外部接口接收到的同一方波信号的时间，得到所述时延。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述方波信号发送模块在发送所述方波信号之前，先发送同步序列。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还设有鉴相器，用于对所述同轴电缆上的模拟信号进行相位检测，当所述模拟信号的相位为零时，方波信号发送模块进行所述方波信号的发送。

10.如权利要求5-9任意权项所述的装置，其特征在于，所述模拟信号的载波频率为所述方波信号的载波频率的整数倍。

11.一种信号分离系统，其特征在于，包括：

方波信号提取装置，用于通过同轴电缆发送模拟信号至方波信号提取装置，并从叠加信号中提取返回的方波信号；

模拟信号提取装置，用于从叠加信号中提取模拟信号，并通过同轴电缆发送方波信号返回模拟信号提取装置；

同轴电缆，用于同时传输模拟信号与方波信号，所述模拟信号与方波信号在所述同轴电缆上形成叠加信号；

所述模拟信号的最大峰峰值小于所述方波信号的最大峰峰值。