CN105391663B - 一种信号传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号传输方法及系统，用以对随路时钟对数据信号产生的干扰进行抑制。该方法为：发送端对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，发送所述滤波后的随路时钟以及数据信号，其中，滤波之前的所述随路时钟为方波信号；接收端接收所述滤波后的随路时钟以及所述数据信号，将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，采用恢复得到的方波信号对所述数据信号进行处理。

Description

一种信号传输方法及系统

技术领域

本发明涉及电学技术领域，尤其涉及一种信号传输方法及系统。

背景技术

在传输系统中，包含时钟和数据两种信号，并且在接收端，以时钟的边沿来对数据进行采样，从而获取数据内容，该传输系统中的时钟称为随路时钟。在由随路时钟和数据信号组成的传输系统中，传输过程中随路时钟会对数据信号产生干扰。如图1所示为随路时钟和数据信号的关系示意图。

目前对随路时钟的干扰抑制主要有以下两种方式：

第一，屏蔽，通过增加包地或屏蔽层将随路时钟完全屏蔽，从而抑制随路时钟的干扰。

该方式需要对电路结构以及布板面积等存在限制，例如采用线缆传输随路时钟时，出于对线缆柔韧度、制造工艺等的考虑，并不是所有线缆都可以加屏蔽层，导致该方式的适用性较差且容易受到结构工艺等方面的限制。

第二，扩频，如图2所示，通过将随路时钟的频谱从一个窄带范围扩展到宽带范围，将能力平均分摊到更大的频谱，从而降低每个频点的最大能力，抑制每个频点的辐射强度，降低随路时钟对数据信号的干扰。

该方式中，由于信道衰减在每个频点是不一样的，当经过扩频的随路时钟经过信道传输并衰减后，再恢复成原始信号时，每个频点不一样的衰减将导致恢复后的信号出现畸变或相移，从而影响随路时钟对数据信号的采样，并且，扩频本身是将能力分散而不是消除，原来窄带范围内干扰不到的频段，会因为扩频而被干扰，如果扩展后的频段有更加敏感的信号源，会导致新的干扰发生。

基于此，需要寻求一种新的信号传输方法，以对随路时钟对数据信号产生的干扰进行抑制。

发明内容

本发明实施例提供一种信号传输方法及系统，用以对随路时钟对数据信号产生的干扰进行抑制。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种信号传输方法，包括：

发送端对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，发送所述滤波后的随路时钟以及数据信号，其中，滤波之前的所述随路时钟为方波信号；

接收端接收所述滤波后的随路时钟以及所述数据信号，将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，采用恢复得到的方波信号对所述数据信号进行处理。

实施中，所述方法还包括：

所述接收端接收所述滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿；

或者，

所述发送端对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟之后，发送所述滤波后的随路时钟之前，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。

实施中，所述发送端对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，包括：

所述发送端采用低通滤波器对所述随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得所述滤波后的随路时钟。

实施中，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，包括：

采用高通滤波器对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，获得相位补偿后的随路时钟，所述相位补偿后的随路时钟与滤波之前的所述随路时钟的相位差为2π的整数倍。

实施中，所述接收端将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，包括：

所述接收端将所述滤波后的随路时钟输入比较电路的输入端，获取所述比较电路将所述滤波后的随路时钟与参考电压进行比较后输出的方波信号，所述参考电压为相位补偿后的随路时钟中、与滤波之前的所述随路时钟的上升沿对应位置处的电压值。

第二方面，提供了一种信号传输系统，包括：

发送端包括滤波模块和发送模块，所述滤波模块用于通过所述滤波模块对随路时钟进行滤波滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，所述发送模块发送所述滤波后的随路时钟以及数据信号，其中，滤波之前的所述随路时钟为方波信号；

接收端包括接收模块、恢复模块以及处理模块，所述接收模块接收所述滤波后的随路时钟以及所述数据信号，所述恢复模块将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，所述处理模块采用恢复得到的方波信号对所述数据信号进行处理。

实施中，所述接收端还包括相位补偿模块，用于在所述接收模块接收所述滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿；

或者，

所述发送端还包括相位补偿模块，用于在所述滤波模块获得滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。

实施中，所述滤波模块采用低通滤波器对所述随路时钟进行滤波，获得所述滤波后的随路时钟。

实施中，所述相位补偿模块

采用高通滤波器对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，获得相位补偿后的随路时钟，所述相位补偿后的随路时钟与滤波之前的所述随路时钟的相位差为2π的整数倍。

实施中，所述恢复模块具体用于：

将所述滤波后的随路时钟输入比较电路的输入端，获取所述比较电路将所述滤波后的随路时钟与参考电压进行比较后输出的方波信号，所述参考电压为相位补偿后的随路时钟中、与滤波之前的所述随路时钟的上升沿对应位置处的电压值。

基于上述技术方案，本发明实施例中，发送端对随路时钟进行过滤，滤除随路时钟中的高频谐波，将过滤后的随路时钟通过线缆发送给接收端，从而避免了通过线缆传输随路时钟的高频谐波，也就避免了传输过程中随路时钟的高频谐波对数据信号产生干扰，有效抑制了随路时钟对数据信号产生的干扰。

附图说明

图1为随路时钟和数据信号的关系示意图；

图2为扩频效果示意图；

图3为方波与谐波的等效示意图；

图4为本发明实施例中信号传输过程示意图；

图5为本发明实施例中信号传输的系统架构示意图；

图6为本发明实施例中另一信号传输的系统架构示意图；

图7a为本发明实施例中RC低通滤波器的结构示意图；

图7b为本发明实施例中RC低通滤波器频率增益曲线示意图；

图7c为本发明实施例中RC低通滤波器频率相位曲线示意图；

图8a为本发明实施例中相位补偿模块的电路结构示意图；

图8b为本发明实施例中相位补偿模块的频率增益曲线示意图；

图8c为本发明实施例中相位补偿模块的频率相位曲线示意图；

图9为本发明实施例中信号波形示意图；

图10为本发明实施例中信号传输系统架构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人发现，传输系统中随路时钟对数据信号的干扰，并不是随路时钟本身的基频辐射导致的，而是随路时钟的高频谐波的辐射导致的。例如，一个24兆赫兹(MHz)的随路时钟，在24MHz的频点对数据信号没有干扰，但是由于随路时钟不是24MHz的正弦波，而是一个方波信号，方波信号的边沿包含大量的24MHz整数倍的高频谐波，这些高频谐波会对数据信号产生辐射干扰。如图3所示，一个频率为F0的方波信号，可以等效为多个频率为F0整数倍的正弦波的叠加，F0整数倍的正弦波称为方波信号的谐波，频率为F0的2倍的正弦波称为2次谐波，依次类推，除基频F0之外的谐波统称为高次谐波。将频率高于预设值的高次谐波称为高频谐波，将频率低于预设值的高次谐波称为低频谐波。

基于以上分析，本发明实施例中，如图4所示，信号传输的详细方法流程如下：

步骤401：发送端对随路时钟进行滤波并滤除该随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，发送该滤波后的随路时钟以及数据信号，其中，滤波之前的随路时钟为方波信号。

实施中，发送端通过滤波模块对发送的随路时钟进行滤波，获得滤波后的随路时钟，滤波模块的作用为：将随路时钟的高频谐波滤除，仅保留基频或者仅保留基频和少量的低频谐波，保证线缆上传输的随路时钟中不包含高频谐波。

较佳地，发送端采用低通考虑器对所述随路时钟进行滤波，获得所述滤波后的随路时钟。实施中，也不排除发送端采用其他种类的滤波器滤除随路时钟的高频谐波的方式，例如，发送端可以采用带通滤波器滤除随路时钟的高频谐波。

实际应用中，对随路时钟滤波所选用的滤波模块的不同，滤波后的随路时钟与滤波之前的随路时钟之间的相位偏移量也不相同。鉴于此，接收端需要根据滤波模块所引入的相位偏移量对滤波后的随路时钟进行相位补偿；或者，发送端对随路时钟进行滤波获得滤波后的随路时钟之后，需要根据滤波模块所引入的相位偏移量对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，发送相位补偿后得到的随路时钟至接收端。

一个具体实施中，由发送端进行相位补偿，具体为：发送端对随路时钟进行滤波获得滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。相位补偿后的随路时钟与滤波之前的随路时钟的相位差为2π的整数倍。实际设计中，发送端可以采用高通滤波器对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。

步骤402：接收端接收滤波后的随路时钟以及数据信号，将该滤波后的随路时钟恢复为方波信号，采用恢复得到的方波信号对数据信号进行处理。

一个具体实施中，由接收端进行相位补偿，具体为：由于发送端采用滤波模块滤除随路时钟中的高频谐波，使得过滤后的随路时钟发生相位偏移，接收端接收所述滤波后的随路时钟之后，需要对该滤波后的随路时钟进行相位补偿。相位补偿后的随路时钟与滤波之前的随路时钟的相位差为2π的整数倍。

较佳地，接收端采用高通滤波器对该滤波后的随路时钟进行相位补偿，获得相位补偿后的随路时钟，该相位补偿后的随路时钟与滤波之前的随路时钟的相位差为2π的整数倍，保证接收端进行恢复处理后的随路时钟的采样边沿与发送端发送的随路时钟的采样边沿保持一致，即保证在数据信号的同一位置进行采样。实际应用中，由于发送端采用的滤波模块的不同所引入的相位偏移量也不相同，因此接收端需要根据发送端采用的滤波模块对该滤波后的随路时钟进行相位补偿。

实施中，接收端将该滤波后的随路时钟恢复为方波信号的实现方式有多种，具体可以通过比较器、施密特触发器、运算放大器、反相器等具有比较输出功能的器件实现。

一个具体实现中，接收端将所述滤波后的随路时钟输入比较电路的输入端，获取该比较电路将该滤波后的随路时钟与参考电压进行比较后输出的方波信号，该参考电压为相位补偿后的随路时钟中、与滤波之前的随路时钟的上升沿对应位置处的电压值。其中，比较电路包括但不限于比较器、施密特触发器、运算放大器、反相器等。

如图5所示为本发明实施例中信号传输的系统架构示意图，发送端发送随路时钟(CLK)和数据信号(Data)，随路时钟经过滤波模块进行滤波，将高频谐波滤除后经线缆传输至接收端，接收端设置的恢复模块将经线缆传输后的随路时钟恢复为方波信号，数据信号直接通过线缆传输至接收端，接收端采用恢复获得的方波信号对数据信号进行采样处理。

一个较佳地具体实现中，如图6所示，滤波模块采用RC低通滤波器实现，该RC低通滤波器由电阻R1和电容C1组成，随路时钟经电阻R1后经电容C1接地，电阻R1输出的信号经线缆传输至接收端，RC低通滤波器结构简单，实际设计时滤波模块可以是任意一个能够滤除高频谐波的滤波器。

实际应用中，每个滤波器都会有一个频率增益曲线和频率相位曲线，其中频率增益曲线可以确定滤波器的滤波带宽，频率相位曲线可以确定滤波器引入的相位偏移，如图7a所示的RC低通滤波器，其频率增益曲线如图7b所示，根据该频率增益曲线可知该RC低通滤波器的传输函数为：H(jw)＝1/(1+JWRC)，根据该传输函数可确定截止频率为：f＝1/(R*C*2*π)，其中，π为数学常数，J为虚数的标识符，表示具体的数值，满足J*J＝-1，W表示角速度，满足W＝f*2*π。假设随路时钟的基频为24MHz，则满足：f＝1/(R*C*2*π)＝24MHz的R、C组合均可以达到所需的滤波效果。如图7c所示为该RC低通滤波器的频率相位曲线示意图，根据该频率相位曲线可知该RC低通滤波器会使得滤波后的信号产生-45度的相位偏移。

如图6所示的实现中B点的信号传输到恢复模块，恢复模块由相位补偿模块和恢复模块组成，其中相位补偿模块为由电容C2和电阻R2组成高通滤波器，主要是用来补偿发送端滤波器引起的相位偏差；恢复模块采用比较器U1实现，用来将低频信号与参考信号比较后输出比较结果以将低频信号恢复成方波信号。

该实现中，相位补偿模块是对应RC低通滤波器引起的-45度的相位偏差进行设计，该相位补偿模块可以引入+45度的相位偏差以抵消RC低通滤波器所引入的-45度的相位偏差，使得能够保持与原始的随路时钟同相。实际设计中，该相位补偿模块需要根据发送端所选的滤波器进行设计，只要该相位补偿模块保证随路时钟的频率可以通过即可。

如图8a所示为该实现中相位补偿模块的电路结构，图8b所示为该相位补偿模块的频率增益曲线示意图，图8c所示为该相位补偿模块的频率相位曲线示意图，假设随路时钟的基频为24MHz，则该相位补偿模块的传输函数为H(jw)＝(JWRC)/(1+JWRC)，得知满足截止频率f＝1/(R*C*2*π)＝24MHz的R、C组合均可以保证24MHz的基频部分通过，并引起+45度相移的效果，从而抵消R1、C1引入的-45度相移。如图6所示的实现中C点的信号恢复为与原始的随路时钟的相位相同。

实际应用中，相位补偿模块也可以设置在发送端，发送端通过滤波模块对随路时钟进行滤波后，将滤波后的随路时钟输入相位补偿模块，由该相位补偿模块对滤波后的随路时钟进行相位补偿后通过线缆发送给接收端。

该实现中，C点的电压通过比较器U1与参考电压Vref比较，若C点电压大于Vref，则比较器输出高电平，若C点的电压小于Vref，则比较器输出低电平，得到D点的信号波形如图9所示，其中Vref为C点的信号中、与A点信号的上升沿对应位置处的电压值。实际设计中恢复模块不一定采用比较器实现，任何具有比较输出能力的器件均可以作为恢复模块，例如施密特触发器、运算放大器、反相器等。如图9所示为图6所示的实现中A、B、C、D点的信号波形示意图。

基于同一发明构思，本发明实施例中，还提供了一种信号传输系统，如图10所示，该系统主要包括发送端100和接收端101，其中：

发送端100主要包括滤波模块10001和发送模块10002，用于通过滤波模块10001对随路时钟进行滤波滤除该随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，通过发送模块10002发送所述滤波后的随路时钟以及数据信号，其中，滤波之前的所述随路时钟为方波信号；

接收端101主要包括接收模块10101、恢复模块10102和处理模块10103，用于通过接收模块10101接收所述滤波后的随路时钟以及所述数据信号，通过恢复模块10102将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，由处理模块10103采用恢复得到的方波信号对所述数据信号进行处理。

实施中，发送端通过滤波模块对发送的随路时钟进行滤波，获得滤波后的随路时钟，滤波模块的作用为：将随路时钟的高频谐波滤除，仅保留基频或者仅保留基频和少量的低频谐波，保证线缆上传输的随路时钟中不包含高频谐波。

具体地，发送端的滤波模块具体用于：采用低通考虑器对所述随路时钟进行滤波，获得所述滤波后的随路时钟。实施中，也不排除发送端的滤波模块采用其他种类的滤波器滤除随路时钟的高频谐波的方式，例如，发送端可以采用带通滤波器滤除随路时钟的高频谐波。

实际应用中，对随路时钟滤波所选用的滤波模块的不同，滤波后的随路时钟与滤波之前的随路时钟之间的相位偏移量也不相同。

一个具体实施中，接收端还包括相位补偿模块，用于在接收模块接收所述滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。

另一个具体实施中，发送端还包括相位补偿模块，用于在滤波模块对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟之后，在发送模块发送所述滤波后的随路时钟之前，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。

具体地，以上两种相位补偿方式中，接收端或发送端的相位补偿模块进行相位补偿的具体过程如下：

采用高通滤波器对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，获得相位补偿后的随路时钟，所述相位补偿后的随路时钟与滤波之前的所述随路时钟的相位差为2π的整数倍。

实施中，接收端的恢复模块将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号的实现方式有多种，具体可以通过比较器、施密特触发器、运算放大器、反相器等具有比较输出功能的器件实现。

具体地，接收端的恢复模块具体用于：

将所述滤波后的随路时钟输入比较电路的输入端，获取所述比较电路将所述滤波后的随路时钟与参考电压进行比较后输出的方波信号，所述参考电压为相位补偿后的随路时钟中、与滤波之前的随路时钟的上升沿对应位置处的电压值。

基于上述技术方案，本发明实施例中，发送端对随路时钟进行过滤，滤除随路时钟中的高频谐波，将过滤后的随路时钟通过线缆发送给接收端，从而避免了通过线缆传输随路时钟的高频谐波，也就避免了传输过程中随路时钟的高频谐波对数据信号产生干扰，有效抑制了随路时钟对数据信号产生的干扰。

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 (8)

1.一种信号传输方法，其特征在于，包括：

发送端对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，发送所述滤波后的随路时钟以及数据信号，其中，滤波之前的所述随路时钟为方波信号；

接收端接收所述滤波后的随路时钟以及所述数据信号，将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，采用恢复得到的方波信号对所述数据信号进行处理；

所述接收端将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，包括：

所述接收端将所述滤波后的随路时钟输入比较电路的输入端，获取所述比较电路将所述滤波后的随路时钟与参考电压进行比较后输出的方波信号，所述参考电压为相位补偿后的随路时钟中、与滤波之前的所述随路时钟的上升沿对应位置处的电压值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述接收端接收所述滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿；

或者，

所述发送端对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟之后，发送所述滤波后的随路时钟之前，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发送端对随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，包括：

所述发送端采用低通滤波器对所述随路时钟进行滤波并滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得所述滤波后的随路时钟。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，包括：

采用高通滤波器对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，获得相位补偿后的随路时钟，所述相位补偿后的随路时钟与滤波之前的所述随路时钟的相位差为2π的整数倍。

5.一种信号传输系统，其特征在于，包括：

发送端包括滤波模块和发送模块，所述滤波模块用于通过所述滤波模块对随路时钟进行滤波滤除所述随路时钟中的高频谐波，获得滤波后的随路时钟，所述发送模块发送所述滤波后的随路时钟以及数据信号，其中，滤波之前的所述随路时钟为方波信号；

接收端包括接收模块、恢复模块以及处理模块，所述接收模块接收所述滤波后的随路时钟以及所述数据信号，所述恢复模块将所述滤波后的随路时钟恢复为方波信号，所述处理模块采用恢复得到的方波信号对所述数据信号进行处理；

所述恢复模块具体用于：

将所述滤波后的随路时钟输入比较电路的输入端，获取所述比较电路将所述滤波后的随路时钟与参考电压进行比较后输出的方波信号，所述参考电压为相位补偿后的随路时钟中、与滤波之前的所述随路时钟的上升沿对应位置处的电压值。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述接收端还包括相位补偿模块，用于在所述接收模块接收所述滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿；

或者，

所述发送端还包括相位补偿模块，用于在所述滤波模块获得滤波后的随路时钟之后，对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述滤波模块采用低通滤波器对所述随路时钟进行滤波，获得所述滤波后的随路时钟。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述相位补偿模块

采用高通滤波器对所述滤波后的随路时钟进行相位补偿，获得相位补偿后的随路时钟，所述相位补偿后的随路时钟与滤波之前的所述随路时钟的相位差为2π的整数倍。