CN105282054A - 一种抗干扰加固型以太网交换机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗干扰加固型以太网交换机，以太网交换机包括依次连接的电磁滤波模块、电源模块以及主控制模块，其中电磁滤波模块用于对来自外接的电源信号实行电磁屏蔽，电源模块用于进一步地对电源信号进行电磁滤波，主控制模块完成通讯信息的交换；电源模块包括并联的瞬态抑制二极管以及三级LC滤波电路；微处理器包括若干用于进行接口扩展的辅助处理电路，微处理器以及辅助处理电路的差分信号端口均串联RJ45网络变压器。按照本发明实现的抗干扰加固型以太网交换机，能够在恶劣的环境中稳定工作，满足速率快，数据量大，动作性能稳定的传输需求。

Description

一种抗干扰加固型以太网交换机

技术领域

本发明属于以太网通讯领域，更具体地，涉及一种抗干扰加固型以太网交换机。

背景技术

自以太网1975年出现后，通讯领域便得到突飞猛进的发展，然而到了二十一世纪，以太网不仅仅适用于商业与工业，甚至渐渐涉足于军用领域，通过以太网控制系统各个部分成为必然趋势。目前市场上的抗干扰加固型以太网交换机绝大部分为商用级交换机，工作温度为0℃～45℃，平均无故障时间最多为340h，其TCP/IP协议驾于以太网之上，因此网络有安全隐患。在使用电缆方面，其多采用普通以太网信号线进行传输，存在衰减及失真的问题，传输距离有限并且存在较多的干扰，在环境条件恶劣、昼夜温差比较大的偏远地区，这些商用交换机不能良好的工作，这样就会影响重要信息的存储交换，普通商用交换机时延比较长，数据传输不及时，无法满足使用要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可以在恶劣的环境下使用的全千兆加固型以太网交换机，其目的在于提供一种传输速率快、时延小、丢包率低、吞吐量高、背靠背大，可以在恶劣的环境中稳定工作，满足速率快，数据量大，动作性能稳定的传输需求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种抗干扰加固型以太网交换机，其特征在于，所述以太网交换机包括依次连接的电磁滤波模块、电源模块以及主控制模块，其中所述电磁滤波模块用于对来自外接的电源信号实行电磁屏蔽，所述电源模块用于进一步地对所述电源信号进行电磁滤波，所述主控制模块完成通讯信息的交换；所述电源模块包括并联的瞬态抑制二极管以及三级LC滤波电路；所述微处理器包括若干用于进行接口扩展的辅助处理电路，所述微处理器以及所述辅助处理电路的差分信号端口均串联RJ45网络变压器。

进一步地，所述交换机包括全密封式铝制机壳。

进一步地，所述电源模块在500M的带宽下波纹值为20mv。

进一步地，所述微处理器的电源管脚附近均串接磁珠用于消除高频噪声信号。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)按照本发明使用的抗干扰加固型以太网交换机，由于对电源线采用了加装滤波模块的处理，并且对电源模块的电路进行了设计，能够实现良好的电磁兼容性，并且使得输出电压稳定、电源转换效率高；

(2)由于在对微处理器处理的基础之上增加了辅助处理器，并且在之间通过通信线控制RJ45网络变压器，增强差分信号之间的耦合，防止雷击对其造成损坏。

附图说明

图1是按照本发明实现的抗干扰加固型以太网交换机的整体结构示意图；

图2是按照本发明实现的电源模块电路结构示意图；

图3是按照本发明实现的主控模块的模块组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的技术方案：本发明抗干扰加固型以太网交换机在硬件的实施上主要包括全密封式铝制机壳，机壳内的模块主要包括依次相连的电源线滤波模块、电源模块与主控制模块。

其中电源线滤波模块主要用于与外界的设备相连，并且滤除掉电磁干扰，其主要形式为一电磁滤波器，电源模块为电源模块，其提供整个交换机工作所要求的电源信号，其中主控制模块与电源模块相连，由电源模块为其提供工作电源，而主控制模块则实现设备间的信息交换功能。

机壳内主控制模块包括微处理器1片，2片辅助处理器，10片RJ45网络变压器。

电源模块的电路包括电源转换模块、共模电感、瞬态电压抑制二极管、电解电容组成。电源输入时，先采用瞬态抑制二极管进行滤波，防止冲击电流过大引起后级电路烧毁，然后通过LC滤波电路，滤除干扰。在输入负端与输出负端加入一个耐高压陶瓷电容进行滤波，后级又再次通过两个LC滤波电路进行再次滤波，并在出入输出端进行接地以及通过模块TRIM接口的使用实现良好的电磁兼容性。本电源模块电路生产制备所需要的元器件均选用性能优良的元器件制备，具有输出电压稳定、电源转换效率高、纹波超级小，在500M带宽测试下，纹波值仅20mv，在恶劣环境、高温、低温、强干扰环境中，工作性能稳定，可靠性高。

如图3所示，按照本发明实现的主控制模块中的微处理器还分别通过若干辅助处理器与其连接进行设置，其中辅助处理器为微处理器的接口扩展模块，用于对主要的微处理器的接口进行扩展，通过串行链路SGMII控制辅助处理器，辅助处理器具备10/100/1000Mbps铜介质传输，并且具有自动协商功能，通过SGMII接口模式控制辅助处理器，由于它是双向串行接口，传输速率可达12.5Mbps，并且只通过物理层传输信号，抗干扰能力强。同时微处理器的一部分接口与辅助处理器扩展出去的一部分接口通过通信线控制RJ45网络变压器，增强差分信号之间的耦合，防止雷击对主控制模块造成损坏。

图1为按照本发明实现的抗干扰加固型以太网交换机的总体模块示意图：此抗干扰加固型以太网交换机首先第一步通过密封铝制机壳隔离外界电磁波干扰，增强信号质量。

电源信号进入机壳后，通过电源线电磁滤波器，对输入电源进行滤波，防止外部电磁波干扰本机工作以及消除本机对外部电磁波干扰，通过电磁滤波器实现第一重的滤波之后，再次通过电源模块，利用电源模块的电路组成方式在信号输入主控制模块之前进一步地对电源信号进行滤波，保证电源纹波极小，防止对后端主控制模块进行干扰，主控制模块中的微处理器通过传输速率极高的SGMII接口通过物理层对辅助处理器进行控制，在外部采用RJ45网络变压器增强信号质量，并具有抗雷击能力，防止雷电对其损坏。

图2为电源模块的电路连接示意图，电源输入后，先通过瞬态电压抑制二极管，防止由于上电瞬间，电源不稳定产生的强电磁干扰，对后端电容及电源转换芯片的损坏，经过瞬态电压抑制二极管之后输入端使用LC电路进行滤波，保证输入端电压干净，无纹波，通过电源模块转化后，重新对其进行二次滤波，输出电压纹波极小，在电磁干扰、高温及低温环境中可以正常工作，不会对后端电路产生影响。

图3为主控制模块示意图，其中显示了其管脚进行信号控制和信号连接的方式，微处理器脚AF4、脚AF3即MDC/MDIO接口控制辅助处理器，在其电源管脚附近均串接磁珠消除高频噪声信号并控制所有信号线阻抗在50Ω内，保证信号质量，增强抗干扰能力。

本实施例中微处理器的另外12个差分信号端口均串联RJ45网络变压器，其每对差分信号具有3个EMC器件，保证其EMC性能良好并使差分信号更好的匹配史密斯终端，无论是输入端还是输出端，对来自外界的各种干扰因素进行充分考虑，并在相关因素的部分设置滤波装置，消除其干扰传播途径，增强抗干扰能力。实际在使用的过程中，抗干扰加固型以太网交换机在使用过程中需要连接设备很多，单靠主处理器输出的12路网口无法满足需求，因此采用辅助处理器对接口进行扩展，满足多端口的需求，可以适应未来发展趋势。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种抗干扰加固型以太网交换机，其特征在于，所述以太网交换机包括依次连接的电磁滤波模块、电源模块以及主控制模块，其中所述电磁滤波模块用于对来自外接的电源信号实行电磁屏蔽，所述电源模块用于进一步地对所述电源信号进行电磁滤波，所述主控制模块完成通讯信息的交换；所述电源模块包括并联的瞬态抑制二极管以及三级LC滤波电路；所述微处理器包括若干用于进行接口扩展的辅助处理电路，所述微处理器以及所述辅助处理电路的差分信号端口均串联RJ45网络变压器。

2.如权利要求1所述的抗干扰加固型以太网交换机，其特征在于，所述交换机包括全密封式铝制机壳。

3.如权利要求1或2所述的抗干扰加固型以太网交换机，其特征在于，所述电源模块在500M的带宽下波纹值为20mv。

4.如权利要求3所述的抗干扰加固型以太网交换机，其特征在于，所述微处理器的电源管脚附近均串接磁珠用于消除高频噪声信号。