CN106452510A - 一种数据的传输方法及系统 - Google Patents
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Classifications
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- H04B5/72—
-
- H04B5/26—
Abstract
本发明公开了一种数据的传输方法及系统。其中，该方法至少包括：对待传输的数据进行调制；对调制之后的信号进行放大；通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输；接收所述磁场信号，得到电信号；对得到的电信号进行放大；对放大的电信号进行解调，得到数据，从而实现了磁感应通讯，进而避免了声噪音和光噪声的介入。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据的传输方法及系统。
背景技术
海洋是人类资源的宝库，其蕴藏着丰富的能源与矿产。随着科学技术的不断进步，人们对海洋资源的探测与开发也不断深入，海洋通讯问题就随之产生。
在这种背景下，在过去的十年中，磁感应通讯逐渐引起了国内外研究人员的注意。对于磁感应通讯，由于信号是通过磁准态静场耦合到接收机上的，因此不存在多路径损耗的问题。由于发射机和接收机的天线都是线圈，尺寸可以根据工作环境制作，因此不会存在天线尺寸不匹配的问题。而且对于大多数的信号传输媒介(如空气、水和土壤等)而言，其磁导率与空气的磁导率几乎一样，不会随着时间和空间的变化而发生变化，因此磁感应通讯的信道较为稳定。
因此，需要一种基于磁感应的通讯方法。
发明内容
本发明通过提供一种数据的传输方法及系统，实现了磁感应通讯，从而避免了声噪音和光噪声的介入。
本发明提供了一种数据的传输方法，至少包括：
对待传输的数据进行调制；
对调制之后的信号进行放大；
通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输；
接收所述磁场信号，得到电信号；
对得到的电信号进行放大；
对放大的电信号进行解调，得到数据。
进一步地，所述对待传输的数据进行调制，具体包括：对所述待传输的数据进行低频载波调制。
进一步地，所述通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输，具体包括：
将所述放大之后的信号通入发射线圈，产生磁场，并通过所述磁场对数据进行传输。
进一步地，所述接收所述磁场信号，得到电信号，具体包括：通过接收线圈接收所述磁场信号，切割磁感线，得到所述电信号。
进一步地，在得到所述电信号之后，对所述电信号进行滤波。
本发明提供的数据的传输系统，至少包括：
调制模块，用于对待传输的数据进行调制；
第一放大模块，用于对调制之后的信号进行放大；
发射线圈，用于对放大之后的信号进行传输；
接收线圈，用于接收所述磁场信号，得到电信号；
第二放大模块，用于对得到的电信号进行放大；
解调模块，用于对放大的电信号进行解调，得到数据。
进一步地，所述调制模块，具体用于对所述待传输的数据进行低频载波调制。
进一步地，所述接收线圈，具体用于接收所述磁场信号，切割磁感线，得到所述电信号。
进一步地，还至少包括：
滤波模块，用于对得到的电信号进行滤波。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、在发射端，对待传输的数据进行调制和放大，并通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输。在接收端，接收由发射端发出的磁场，得到电信号；并对得到的电信号进行放大和解调，从而得到数据，实现了磁感应通讯，进而避免了声噪音和光噪声的介入。
2、在得到电信号之后，对电信号进行滤波，进一步消除了外界干扰。
附图说明
图1为本发明实施例提供的数据的传输方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的数据的传输系统的模块图；
图3为本发明实施例提供的数据的传输系统中调制模块100的电路图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种数据的传输方法及系统，实现了磁感应通讯，从而避免了声噪音和光噪声的介入。
本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
在发射端，对待传输的数据进行调制和放大，并通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输。在接收端，接收由发射端发出的磁场，得到电信号；并对得到的电信号进行放大和解调，从而得到数据，实现了磁感应通讯，进而避免了声噪音和光噪声的介入。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参见图1，本发明实施例提供的数据的传输方法，至少包括：
步骤S110：对待传输的数据进行调制；
对本步骤进行说明：
对待传输的数据进行低频载波调制。
步骤S120：对调制之后的信号进行放大；
对本步骤进行说明：
对调制之后的信号进行功率放大。
步骤S130：通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输；
对本步骤进行说明：
将放大之后的信号通入发射线圈，产生磁场，并通过磁场对数据进行传输。
步骤S140：接收磁场信号，得到电信号；
对本步骤进行说明：
通过接收线圈接收磁场信号，切割磁感线，得到电信号。
步骤S150：对得到的电信号进行放大；
对本步骤进行说明：
对得到的信号进行功率放大。
步骤S160：对放大的电信号进行解调，得到数据。
这里需要说明的是，为了消除外界干扰，在得到电信号之后，对电信号进行滤波。滤波的步骤可以在放大步骤之前进行，也可以在放大步骤之后进行，本发明实施例对此不做具体的限制。
需要说明的是，步骤S110-步骤S130在信号发射端进行，步骤S140-步骤S160在信号接收端进行。
参见图2，本发明实施例提供的数据的传输系统，至少包括：
调制模块100，用于对待传输的数据进行调制；
在本实施例中，调制模块100，具体用于对待传输的数据进行低频载波调制。
具体地，选用由EXAR公司生产的芯片XR2206作为调制模块100。参见图3，在利用芯片XR2206进行FSK调频时，1脚接地，9脚为数字电平输入引脚。2脚为信号输出引脚，3脚为乘法器与正弦波调整器的输出端，所接电阻R38的作用是调节输出的幅度，即2脚输出信号幅度正比于3脚外接电阻。对于正弦FSK波形来说，Vout(p-p)≈0.6R38(V)。13脚和14脚的电阻R36用来调节正弦波的畸变。内部的压控振荡器VCO实际上是一个输出频率与输入电流成正比的可控振荡器，其振荡频率取决于定时电容和电阻，该VCO的定时电阻端有两引脚，与地之间可以接两个电阻。在9脚输入FSK调制信号,控制电流开关,选择7脚或8脚的定时电阻接入压控振荡器,即改变振荡频率，以方便地组成FSK调制器。当9脚输入低电平0时,8脚的定时电阻R44、可变电阻R46接入压控振荡器。调节电位器R46,产生空号频率f2。当9脚输入高电平1时,7脚的定时电阻R43、可变电阻R45接入压控振荡器。调节电位器R45,产生传号频率f1,从而实现频移键控,完成FSK调制。由VCO产生的振荡波形经正弦波调整器后,获得失真很小的FSK调频波,并由2脚输出。当9脚无输入信号时(即输入为0时),2脚输出稳定的正弦波信号,其频率为f1。VCO的定时电容C31应选用温度稳定性好的电容,最好是云母电容或聚丙烯电容。
设9脚为高电平时，对应的输出频率f1＝24.7kHz；9脚为低电平时，对应的输出频率f2＝27.4kHz，波特率fb＝2400b/s。取定时电容C31＝330pF，根据以下公式确定元件相关参数，实际应用时适当调整参数。
a.定时电阻R1＝1/f1C31＝1/(24.7×330)＝122.68kΩ；
b.定时电阻R2＝1/f2C31＝1/(27.4×330)＝＝110.60kΩ。
取R43＝R44＝100kΩ，R45＝R46＝50kΩ，13脚与14脚串入200Ω电阻可以改善输出波形。
第一放大模块200，用于对调制之后的信号进行放大；
在本实施例中，第一放大模块200为UTC公司生产的芯片LM1875，其主要技术指标如下：
a.电压范围：6-40V；
b.静态电流：50mA；
c.输出功率：25W；
d.谐波失真：0.015％；
e.额定增益：26dB；
f.转换速率：18V/μS。
发射线圈300，用于对放大之后的信号进行传输；
具体地，发射线圈300为螺旋管结构。
接收线圈400，用于接收磁场信号，得到电信号；
在本实施例中，接收线圈400，具体用于接收磁场信号，切割磁感线，得到电信号。
具体地，接收线圈400为螺旋管结构。
第二放大模块500，用于对得到的电信号进行放大；
解调模块600，用于对放大的电信号进行解调，得到数据。
在本实施例中，解调模块600为由EXAR公司生产的XR2211芯片。
为了消除外界干扰，还至少包括：
滤波模块，用于对得到的电信号进行滤波。
在本实施例中，滤波模块为由ADI公司生产的芯片OP37,它的原理是一个低通滤波器加一个高通滤波器，滤波模块的上限截止频率是低通滤波器的上限截止频率，滤波模块的下限截止频率是高通滤波器的下限截止频率，可以使通带内的信号通过，而通带外的信号滤除，从而达到选择性传输的目的。
需要说明的是，滤波模块可以在第二放大模块500之前执行，也可以在第二放大模块500之后执行，本发明实施例对此不做具体的限制。
还需要说明的是，调制模块100、第一放大模块200和发射线圈300位于信号发射端，接收线圈400、第二放大模块500、滤波模块和解调模块600位于信号接收端。
通过本发明实施例对数据进行传输的过程如下：
通过调制模块100对待传输的数据进行低频载波调制，并通过第一放大模块200进行信号放大，并在发射线圈300产生一定的交变电流。利用交变的电流在线圈周围产生交变的磁场，并向外扩散。交变的磁场会产生电场，接收线圈400通过切割磁感线产生感应电动势，并经过滤波、放大后解调还原成原始数据。
【技术效果】
1、将待传输的数据进行低频载波调制、信号放大和功率放大后，在发射线圈300产生一定的交变电流。利用交变的电流会在线圈周围产生交变的磁场，交变的磁场会产生电场，从而在接收线圈400中产生感应电动势，经滤波、放大和解调后，就可恢复原始信号，实现了磁感应通讯，从而避免了声噪音和光噪声的介入，进而实现了在接收端准确接收发送的信息。
2、在得到电信号之后，对电信号进行滤波，进一步消除了外界干扰。
本发明实施例通过电磁感应的原理，实现了磁感应通讯。系统的特点是结构简单、抗环境干扰能力强，能在水、油、有害气体等恶劣环境中使用。与采用光学、声学的通讯方案相比，在材料要求、费用等方面，有很大的优势。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
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 (9)
1.一种数据的传输方法，其特征在于，至少包括：
对待传输的数据进行调制；
对调制之后的信号进行放大；
通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输；
接收所述磁场信号，得到电信号；
对得到的电信号进行放大；
对放大的电信号进行解调，得到数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对待传输的数据进行调制，具体包括：对所述待传输的数据进行低频载波调制。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过放大之后的信号产生磁场，并通过磁场进行传输，具体包括：
将所述放大之后的信号通入发射线圈，产生磁场，并通过所述磁场对数据进行传输。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收所述磁场信号，得到电信号，具体包括：通过接收线圈接收所述磁场信号，切割磁感线，得到所述电信号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到所述电信号之后，对所述电信号进行滤波。
6.一种数据的传输系统，其特征在于，至少包括：
调制模块，用于对待传输的数据进行调制；
第一放大模块，用于对调制之后的信号进行放大；
发射线圈，用于对放大之后的信号进行传输；
接收线圈，用于接收所述磁场信号，得到电信号；
第二放大模块，用于对得到的电信号进行放大；
解调模块，用于对放大的电信号进行解调，得到数据。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述调制模块，具体用于对所述待传输的数据进行低频载波调制。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收线圈，具体用于接收所述磁场信号，切割磁感线，得到所述电信号。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还至少包括：
滤波模块，用于对得到的电信号进行滤波。
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