CN110336579A - 级联式无缆探杆通信方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种级联式无缆探杆通信方法及电路，所述电路包括低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块、比较电路模块和耦合线圈；低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块和耦合电路模块依次连接并构成发射电路，低通滤波电路模块的输入端为信号输入端，前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块依次连接并构成接收电路，其中，前级放大电路的输入端与耦合线圈的另一端连接，比较电路模块的输出端为信号输出端。本发明有效实现海底无缆通信，传输信号稳定，电路结构简单，体积小、成本低，能够安装在探杆内。
Description
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，具体涉及一种级联式无缆探杆通信方法及电路。
背景技术
在对海底进行环境调查或工程勘察，为了将地质勘察所用的各种探头或传感器贯入海底地层，通常需要使用一根空心钢管作为传力媒介，空心钢管的中空部分用于穿接通讯电缆，以保证地面或海面以上的仪器与地下或海面以下的传感器进行通讯，该空心钢管也称之为探杆。
将通讯电缆穿接近钢管内的方法在实际运用中存在很大的弊端：首先，空心钢管在实际投入至海底或地下使用前，必须将通讯电缆在空心钢管内依次穿过，花费时间较长，影响工作效率；其次，在复杂的野外现场或海况复杂的海底现场，环境对通讯电缆稳定性影响较大，需要大量的维护，否则可能出现信号不稳定、短路等故障；最后，由于通讯电缆从空心钢管内穿过，在加接一节一节的钢管时，需要人工对通讯电缆进行整理和安装，使整套设备的自动化难度增加。
如果通过钢管内进行无线通讯，则可对上述问题迎刃而解。但现有的无线通讯无法直接应用到空心钢管内，需要一种能够适应空心钢管且能在海底进行通信的通信方法及电路。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供一种级联式无缆探杆通信电路，其能够解决海水中无缆通信的问题；
本发明的目的之二提供一种级联式无缆探杆通信方法，其能够解决海水中无缆通信的问题；
实现本发明的目的之一的技术方案为：一种级联式无缆探杆通信电路，包括低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块、比较电路模块和耦合线圈；低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块和耦合电路模块依次连接并构成发射电路，其中，耦合电路模块的输出端与耦合线圈的一端连接，低通滤波电路模块的输入端为信号输入端，前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块依次连接并构成接收电路，其中，前级放大电路的输入端与耦合线圈的另一端连接，比较电路模块的输出端为信号输出端，所述耦合线圈为螺管线圈，包括发射天线和接收天线，发射天线与所述发射电路连接，发射天线接收发射电路的信号并发送给接收天线，接收天线与所述接收电路连接，接收天线将接收到的信号发送给接收电路并发送出去，发射电路、接收电路和耦合线圈安装在探杆上，构成无缆探杆通信电路；
所述放大电路模块包括放大芯片、电阻R23和电阻R26，放大芯片U7的输出端与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端分别与电阻R26的一端和放大芯片的反相输入端连接，电阻R26的另一端接地，放大芯片的负电压输入端与-5V的电源连接，放大芯片的同相输入端与所述低通滤波电路模块的输出端连接，放大芯片的正电压输入端与+5V的电源连接；
所述驱动电路模块包括电流运算放大芯片、电阻R24、电阻R25和电阻R21，电流运算放大芯片的空脚悬空，电流运算放大芯片的负电压输入端与-5V电源连接，电流运算放大芯片的正电压输入端与+5V电源连接，电流运算放大芯片的同相输入端与放大电路模块的输出端连接，电流运算放大芯片的反相输入端分别与电阻R24的一端和电阻R25的一端连接，电阻R24的另一端接地，电阻R25的另一端与电流运算放大芯片的输出端连接，电阻R25与电流运算放大芯片的输出端之间的连接节点还与电阻R21的一端连接，电流运算放大芯片的引脚重置端接地，电流运算放大芯片的断电端与放大芯片的关断引脚连接。
进一步地，所述低通滤波电路模块包括信号输入端P2、电容C14、电容C15、电容C16、电感L5、电感L6和电阻R27，信号输入端P2的一端接地，另一端依次通过电容C14和电感L5分别与电容C15的一端和电感L6的一端连接，电容C15的另一端与电容C16的一端连接并共同接地，电容C16的另一端和电感L6的另一端连接，与电感L6连接的电容C16的一端还与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与电容C16接地的一端连接并共同接地，电感L6、电阻R27和电容C16共同连接的一端为低通滤波电路模块的输出端。
进一步地，所述耦合电路模块包括电阻R33、电容C9和电容C13，电阻R33的一端分别与电阻R21的另一端和电容C13的一端连接，电阻R33的另一端与电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地，电容C13的另一端与发射天线连接。
进一步地，所述前级电路放大模块包括运放芯片、电阻R22、电阻R15、电阻R8、电阻R6和继电器J1，运放芯片的输出端分别与电阻R8的一端和电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端通过电阻R7接地，运放芯片的引脚负电压输入端与-5V的电源连接运放芯片的正电压输入端与+5V的电源连接，运放芯片的同相输入端分别与电阻R15的一端和电阻R22的一端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R22的另一端分别与耦合线圈和电容C9的一端连接，运放芯片的反相输入端与电阻R6和电阻R7之间的连接节点连接，运放芯片的关断引脚与继电器J1的3号引脚连接，继电器J1的1号引脚接地，继电器J1的4号引脚与+5V的电源连接，2号引脚分别与电流运算放大芯片的断电端和运放芯片的关断引脚连接。
进一步地，所述带通滤波电路模块包括电阻R13、电容C7、电感L3、电感L1、电容C4、电容C8、电感L4、电感L2和电容C5，电阻R13、电容C7和电感L3并联连接构成第一并联支路，电容C8和电感L4并联连接构成成第二并联支路，电感L1和电容C4串联连接构成第一串联支路，电感L2和电容C5串联连接构成第二串联支路，第一并联支路的一端、第一串联支路、第二并联支路的一端和第二串联支路依次连接，电阻R13、电容C7、电感L3、电容C8和电感L4的一端共同接地。
进一步地，所述AGC自动增益电路模块包括压控VGA芯片、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4、二极管D5、二级管D6、电容C3、电容C52、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R9和电容C6；电阻R3的一端分别与+5V的电源和电容C1的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端分别与电容C1的另一端和电容C2的一端连接并共同接地，电容C2的另一端与电阻R3和电阻R4之间的连接节点连接；与电阻R3和电阻R4之间的连接节点连接的电容C2的一端还分别与压控VGA芯片的2号引脚和二极管D5的负极连接，二极管D5的负极与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与二极管D5的正极连接，二极管D6的负极还与压控VGA芯片的1号引脚连接；压控VGA芯片的1号引脚分别与三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极之间的连接节点与芯片U1的1号引脚之间的连接点分别通过电容C3和电容C52分别接地，压控VGA芯片的6号引脚与-5V的电源连接，压控VGA芯片的8号引脚与+5V的电源连接；三极管Q1的集电极通过电阻R1与+5V的电源连接，三极管Q1的集电极通过电阻R1还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与三极管Q1的基极和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R5的接地端还与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极通过电阻R9分别与压控VGA芯片的5号引脚和7号引脚连接，电阻R9和压控VGA芯片的5号引脚或7号引脚之间的连接节点还与电容C6的一端连接。
进一步地，所述比较电路模块包括电压比较芯片、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电阻R16、电容C10和输出端P1，电阻R11的一端与AGC自动增益电路模块连接，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端和电压比较芯片的同相输入端连接，电阻R12的另一端接地，电压比较芯片的负电压输入端接地，电压比较芯片的正电压输入端与+5V的电源连接，电压比较芯片的关断信号控制端接地，电压比较芯片的第一空脚和第二空脚均悬空，电压比较芯片的输出端通过电阻R10与输出端P1的一端连接，输出端P1的另一端接地，输出端P1作为信号输出端，电压比较芯片的反相输入端分别与电阻R14的一端、电容C10的一端和电阻R16的一端连接，电阻R14的另一端和电容C10的另一端共同接地，电阻R16的另一端与+5V的电源连接。
进一步地，还包括升压电路模块和负压转换电路模块，升压电路模块用于将电源升压至+5V，负压转换电路模块用于将升压电路模块输出的+5V电压转换成-5V电压，并向低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块提供+5V和/-5V电压。
实现本发明的目的之二的技术方案为：一种级联式无缆探杆通信方法，采用FSK对测得的原始信号进行调制，得到调制信号，并将调制信号送入所述低通滤波电路模块的输入端，调制信号依次经过所述低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块和耦合电路模块后，将调制信号发送给发射天线，发射天线将调制信号发送给接收天线，接收天线再将调制信号发送给接收电路，调制信号依次经过所述接收电路的前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块后输出，并对调整信号进行解调得到解调信号，完成通信。
本发明的有益效果为：本发明有效实现海底无缆通信，传输信号稳定，能够有效还原测得的原始信号；电路结构简单，体积小、成本低，能够安装在探杆内。
附图说明
图1为实施例一的通信电路原理框图；
图2为实施例一的升压电路模块；
图3为实施例一的负压转换电路模块；
图4为实施例一的低通滤波电路模块；
图5为实施例一的放大电路模块；
图6为实施例一的驱动电路模块；
图7为实施例一的耦合电路模块；
图8为实施例一的前级放大电路模块；
图9为实施例一的带通滤波电路模块；
图10为实施例一的AGC自动增益电路模块；
图11为实施例一的比较电路模块。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方案，对本发明做进一步描述。
实施例一
如图1至图11所示，一种级联式无缆探杆通信电路，包括低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块、比较电路模块和耦合线圈；低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块和耦合电路模块依次连接并构成发射电路，其中，耦合电路模块的输出端与耦合线圈的一端连接，低通滤波电路模块的输入端为信号输入端，前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块依次连接并构成接收电路，其中，前级放大电路的输入端与耦合线圈的另一端连接，比较电路模块的输出端为信号输出端，发射电路将接收到的信号发送给耦合线圈，耦合线圈再将信号经过接收电路输出。发射电路、接收电路和耦合线圈安装在探杆上，构成无缆探杆通信电路。
海水对150kHz～250kHz频段电磁波的衰减微乎其微，故这一频段在海水介质通讯中被大量使用。所述耦合线圈为螺管线圈，包括发射天线和接收天线，发射天线与所述发射电路连接，接收天线与所述接收电路连接。耦合线圈的频率为五百多kHz，耦合频率为550kHz。
其中，图1中的之间输入/输出LVCMOS是将测得的原始信号输入本电路，FPGA与下载电路实现信号的调制和解调，DAC电路用于将原始的数字信号转换为模拟信号送入低通滤波电路模块，USB_UART将本电路的输出信号通过UART的通讯方式与上位机通讯。
所述低通滤波电路模块包括信号输入端P2、电容C14、电容C15、电容C16、电感L5、电感L6和电阻R27，信号输入端P2的一端接地，另一端依次通过电容C14和电感L5分别与电容C15的一端和电感L6的一端连接，电容C15的另一端与电容C16的一端连接并共同接地，电容C16的另一端和电感L6的另一端连接，与电感L6连接的电容C16的一端还与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与电容C16接地的一端连接并共同接地，也即，电容C15的一端、电容C16的一端和电阻R27的一端连接并共同接地，电感L6、电阻R27和电容C16共同连接的一端为低通滤波电路模块的输出端。
低通滤波电路模块为四阶巴特沃斯低通滤波器，截止频率为20MHz,通过低通滤波电路模块将输入信号的高频信号滤除。
其中，电容C14为100pF,电容C15为300pF，电容C16为120pF，电感L5为300nH，电感L6为680nH，电阻R27为64Ω。
所述放大电路模块包括放大芯片U7、电阻R23和电阻R26，放大芯片U7的型号为LMH6703，放大芯片U7的引脚OUT与电阻R23的一端连接，放大芯片U7的引脚OUT还作为放大电路模块的输出端，电阻R23的另一端分别与电阻R26的一端和放大芯片U7的引脚IN-连接，电阻R26的另一端接地，放大芯片U7的引脚V-与-5V的电源连接，放大芯片U7的引脚IN+与所述低通滤波电路模块的输出端连接，放大芯片U7的引脚V+与+5V的电源连接。
其中，引脚IN+为放大芯片U7的同相输入端，引脚IN-为放大芯片U7的反相输入端，引脚V-为放大芯片U7的负电压输入端，引脚V+为放大芯片U7的正电压输入端，引脚OUT为放大芯片U7的输出端，引脚为放大芯片U7的关断引脚。电阻R23为300Ω，电阻R26为34Ω。
放大电路采用高速运放LMH6703，具有使能端，可在待机及接受状态时关掉芯片以消除干扰和降低功耗，输出能力90mA。
所述驱动电路模块包括芯片U6、电阻R24、电阻R25和电阻R21，芯片U6的型号为THS3095，芯片U6为电流反馈运算放大器，芯片U6的引脚NC悬空，芯片U6的引脚Vs-与-5V电源连接，芯片U6的引脚Vs+与+5V电源连接，芯片U6的引脚IN+与放大电路模块的输出端连接，也即，芯片U6的引脚IN+与放大芯片U7的引脚OUT连接，芯片U6的引脚IN-分别与电阻R24的一端和电阻R25的一端连接，电阻R24的另一端接地，电阻R25的另一端与芯片U6的引脚Vout连接，电阻R25与芯片U6的引脚Vout之间的连接节点还与电阻R21的一端连接，芯片U6的引脚REF接地，芯片U6的引脚与放大芯片U7的引脚连接。
其中，引脚NC为空脚，引脚Vs-为芯片U6的负电压输入端，引脚Vs+为芯片U6的正电压输入端，引脚IN+为芯片U6的同相输入端，引脚IN-为芯片U6的反相输入端，引脚REF为芯片U6的重置端，引脚Vout为芯片U6的输出端，引脚为芯片U6的断电端。电阻R24和电阻R25均为1.7KΩ，电阻R21为50Ω。
驱动电路采用TI(德州仪器)公司的THS3095，具有350mA的输出驱动能力，具有使能端，供电范围±5V到±15V，具有高压拓展能力，驱动能力较强。
所述耦合电路模块包括电阻R33、电容C9和电容C13，电阻R33的一端分别与电阻R21的另一端和电容C13的一端连接，电阻R33的另一端与电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地，电容C13的另一端与所述耦合线圈(图中未示出)连接。
其中电阻R33为1KΩ，电容C9为100pF,电容C13为4.7nF。
电容C13与耦合线圈的耦合频率为550kHz，耦合之后，耦合线圈对500kHz和600kHz驱动频率，耦合线圈两端电压明显高于驱动电路的输出电压，耦合电路有效提高发射功率。
所述前级电路放大模块包括芯片U3、电阻R22、电阻R15、电阻R8、电阻R6和继电器J1，芯片U3的型号为LMH6703，芯片U3的引脚OUT分别与电阻R8的一端和电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端通过电阻R7接地，芯片U3的引脚V-与-5V的电源连接，芯片U3的引脚V+与+5V的电源连接，芯片U3的引脚IN+分别与电阻R15的一端和电阻R22的一端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R22的另一端分别与耦合线圈和电容C9的一端连接，也即与耦合线圈连接的电容C9的一端还与电阻R22的一端连接，芯片U3的引脚IN-与电阻R6和电阻R7之间的连接节点连接，芯片U3的引脚与继电器J1的引脚SEL2连接，继电器J1的1号引脚接地，继电器J1的4号引脚与+5V的电源连接，引脚SEL1分别与芯片U6的引脚和放大芯片U7的引脚连接，引脚SEL1为2号引脚，引脚SEL2为3号引脚。
其中，电阻R6为300Ω，电阻R7为34Ω，电阻R8为50Ω，电阻15为1KΩ，电阻R22为1KΩ。
前级放大电路采用高速运放LMH6703，放大倍数为10倍。
所述带通滤波电路模块包括电阻R13、电容C7、电感L3、电感L1、电容C4、电容C8、电感L4、电感L2和电容C5，电阻R13、电容C7和电感L3并联连接构成第一并联支路，电容C8和电感L4并联连接构成第二并联支路，电感L1和电容C4串联连接构成第一串联支路，电感L2和电容C5串联连接构成第二串联支路，第一并联支路的一端、第一串联支路、第二并联支路的一端和第二串联支路依次连接。第一并联支路的另一端和第二并联支路的另一端共同接地，也即，电阻R13、电容C7、电感L3、电容C8和电感L4的一端共同接地。
电容C5的一端与所述电阻R8的另一端连接，电容C5的另一端与电感L2连接。
其中，电阻R13为50Ω，电容C7、C4、C5和C8均为300pF，电感L1、L2、L3和L4均为750nH。
带通滤波电路为四阶巴特沃斯带通滤波器，减低对有效信号的衰减，扩大了频带范围。
所述AGC自动增益电路模块包括芯片U1、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4、二极管D5、二级管D6、电容C3、电容C52、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R9和电容C6；电阻R3的一端分别与+5V的电源和电容C1的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端分别与电容C1的另一端和电容C2的一端连接并共同接地，电容C2的另一端与电阻R3和电阻R4之间的连接节点连接；与电阻R3和电阻R4之间的连接节点连接的电容C2的一端还分别与芯片U1的2号引脚和二极管D5的负极连接，二极管D5的负极与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与二极管D5的正极连接，二极管D6的负极还与芯片U1的1号引脚连接，也即二极管D6的负极和二极管D5的正极之间的连接节点与芯片U1的1号引脚连接；芯片U1的1号引脚分别与三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接，也即三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极之间的连接节点与芯片U1的引脚连接，三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极之间的连接节点与芯片U1的1号引脚之间的连接点分别通过电容C3和电容C52分别进行接地，芯片U1的6号引脚与-5V的电源连接，芯片U1的8号引脚与+5V的电源连接；三极管Q1的集电极通过电阻R1与+5V的电源连接，三极管Q1的集电极通过电阻R1还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与三极管Q1的基极和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R5的接地端还与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极通过电阻R9分别与芯片U1的5号引脚和7号引脚连接，也即芯片U1的5号引脚和7号引脚共同与电阻R9的一端连接，电阻R9和芯片U1的5号引脚或7号引脚之间的连接节点还与电容C6的一端连接，芯片U1的3号引脚与电阻R13的非接地端连接，使得芯片U1的3号引脚与带通滤波电路模块连接。
其中，芯片U1的型号为AD603AR，属于压控VGA芯片，二极管D5和D6的型号均为IN4148，电容C1、C2、C3、C52均为104pF，电容C6为105pF,电阻R1为1KΩ，电阻R2为1.2KΩ，电阻R3为10KΩ，电阻R4为1.1KΩ，电阻R5为3.9KΩ，电阻R9为2KΩ。
AGC自动增益电路模块是一个负反馈系统，芯片U1采用的AD603AR的量程为-10dB-31dB,二极管D5和D6限制在静态或待机时出现过高增益和干扰。
所述比较电路模块包括芯片U2、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电阻R16、电容C10和输出端P1，电阻R11的一端与电容C6的另一端连接，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端和芯片U2的引脚IN+连接，电阻R12的另一端接地，芯片U2的引脚-Vs接地，芯片U2的引脚+Vs与+5V的电源连接，芯片U2的引脚SHDN接地，芯片U2的1号引脚NC和5号引脚NC均悬空，芯片U2的引脚Vout通过电阻R10与输出端P1的一端连接，输出端P1的另一端接地，输出端P1为信号输出端，芯片U2的引脚IN-分别与电阻R14的一端、电容C10的一端和电阻R16的一端连接，电阻R14的另一端和电容C10的另一端共同接地，电阻R16的另一端与+5V的电源连接。
其中，芯片2的型号为TLV3501，引脚SHDN为关断信号控制端，电阻R10、R11、R12和R14均为50Ω，电阻R16为2.4KΩ，电容C10为104pF。
比较电路模块采用高速比较器TLV3501，为电压比较芯片，为防止各种干扰信号，比较电压设置为100mV。
上述的低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路均需要用到+5V和/或-5V的电源，而通常系统供电为+5V，因此还需要负压转换电路模块，负压转换电路模块将输入的+5V电压转换为-5V的电压输出，负压转换电路模块输出的-5V电压，与向需要-5V的低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块提供-5V的电压，负压转换电路模块的电压转换芯片的型号为LT1611，具体电路如图3所示。
系统供电需要稳定的+5V，因此还需要能够提供+5V的升压电路模块，升压电路模块输出+5V的给负压转换电路模块，以及低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路的+5V电压，升压电路模块的升压芯片的型号为CS5173,具体电路如图2所示。
实施例二
本实施例采用实施例一的级联式无缆探杆通信电路，提供一种对应的通信方法，采用FSK(频移键控)对测得的原始信号进行调制，得到调制信号，并将调制信号送入所述低通滤波电路模块的输入端P2，调制信号依次经过所述低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块和耦合电路模块后，将调制信号发送给耦合线圈，耦合线圈再将调制信号发送给接收电路，调制信号依次经过所述前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块后从输出端P2输出，并对调整信号进行解调得到解调信号，完成通信。
本说明书所公开的实施例只是对本发明单方面特征的一个例证，本发明的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本发明的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：包括低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块、比较电路模块和耦合线圈；低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块和耦合电路模块依次连接并构成发射电路，其中，耦合电路模块的输出端与耦合线圈的一端连接，低通滤波电路模块的输入端为信号输入端，前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块依次连接并构成接收电路，其中，前级放大电路的输入端与耦合线圈的另一端连接，比较电路模块的输出端为信号输出端，所述耦合线圈为螺管线圈，包括发射天线和接收天线，发射天线与所述发射电路连接，发射天线接收发射电路的信号并发送给接收天线，接收天线与所述接收电路连接，接收天线将接收到的信号发送给接收电路并发送出去，发射电路、接收电路和耦合线圈安装在探杆上，构成无缆探杆通信电路；
所述放大电路模块包括放大芯片、电阻R23和电阻R26，放大芯片U7的输出端与电阻R23的一端连接，电阻R23的另一端分别与电阻R26的一端和放大芯片的反相输入端连接，电阻R26的另一端接地，放大芯片的负电压输入端与-5V的电源连接，放大芯片的同相输入端与所述低通滤波电路模块的输出端连接，放大芯片的正电压输入端与+5V的电源连接；
所述驱动电路模块包括电流运算放大芯片、电阻R24、电阻R25和电阻R21，电流运算放大芯片的空脚悬空，电流运算放大芯片的负电压输入端与-5V电源连接，电流运算放大芯片的正电压输入端与+5V电源连接，电流运算放大芯片的同相输入端与放大电路模块的输出端连接，电流运算放大芯片的反相输入端分别与电阻R24的一端和电阻R25的一端连接，电阻R24的另一端接地，电阻R25的另一端与电流运算放大芯片的输出端连接，电阻R25与电流运算放大芯片的输出端之间的连接节点还与电阻R21的一端连接，电流运算放大芯片的引脚重置端接地，电流运算放大芯片的断电端与放大芯片的关断引脚连接。
2.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：所述低通滤波电路模块包括信号输入端P2、电容C14、电容C15、电容C16、电感L5、电感L6和电阻R27，信号输入端P2的一端接地，另一端依次通过电容C14和电感L5分别与电容C15的一端和电感L6的一端连接，电容C15的另一端与电容C16的一端连接并共同接地，电容C16的另一端和电感L6的另一端连接，与电感L6连接的电容C16的一端还与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与电容C16接地的一端连接并共同接地，电感L6、电阻R27和电容C16共同连接的一端为低通滤波电路模块的输出端。
3.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：所述耦合电路模块包括电阻R33、电容C9和电容C13，电阻R33的一端分别与电阻R21的另一端和电容C13的一端连接，电阻R33的另一端与电容C9的一端连接，电容C9的另一端接地，电容C13的另一端与发射天线连接。
4.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：所述前级电路放大模块包括运放芯片、电阻R22、电阻R15、电阻R8、电阻R6和继电器J1，运放芯片的输出端分别与电阻R8的一端和电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端通过电阻R7接地，运放芯片的引脚负电压输入端与-5V的电源连接运放芯片的正电压输入端与+5V的电源连接，运放芯片的同相输入端分别与电阻R15的一端和电阻R22的一端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R22的另一端分别与耦合线圈和电容C9的一端连接，运放芯片的反相输入端与电阻R6和电阻R7之间的连接节点连接，运放芯片的关断引脚与继电器J1的3号引脚连接，继电器J1的1号引脚接地，继电器J1的4号引脚与+5V的电源连接，2号引脚分别与电流运算放大芯片的断电端和运放芯片的关断引脚连接。
5.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：所述带通滤波电路模块包括电阻R13、电容C7、电感L3、电感L1、电容C4、电容C8、电感L4、电感L2和电容C5，电阻R13、电容C7和电感L3并联连接构成第一并联支路，电容C8和电感L4并联连接构成成第二并联支路，电感L1和电容C4串联连接构成第一串联支路，电感L2和电容C5串联连接构成第二串联支路，第一并联支路的一端、第一串联支路、第二并联支路的一端和第二串联支路依次连接，电阻R13、电容C7、电感L3、电容C8和电感L4的一端共同接地。
6.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：所述AGC自动增益电路模块包括压控VGA芯片、电容C1、电容C2、电阻R3、电阻R4、二极管D5、二级管D6、电容C3、电容C52、三极管Q1、三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R9和电容C6；电阻R3的一端分别与+5V的电源和电容C1的一端连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端分别与电容C1的另一端和电容C2的一端连接并共同接地，电容C2的另一端与电阻R3和电阻R4之间的连接节点连接；与电阻R3和电阻R4之间的连接节点连接的电容C2的一端还分别与压控VGA芯片的2号引脚和二极管D5的负极连接，二极管D5的负极与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与二极管D5的正极连接，二极管D6的负极还与压控VGA芯片的1号引脚连接；压控VGA芯片的1号引脚分别与三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极之间的连接节点与芯片U1的1号引脚之间的连接点分别通过电容C3和电容C52分别接地，压控VGA芯片的6号引脚与-5V的电源连接，压控VGA芯片的8号引脚与+5V的电源连接；三极管Q1的集电极通过电阻R1与+5V的电源连接，三极管Q1的集电极通过电阻R1还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与三极管Q1的基极和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端接地，电阻R5的接地端还与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极通过电阻R9分别与压控VGA芯片的5号引脚和7号引脚连接，电阻R9和压控VGA芯片的5号引脚或7号引脚之间的连接节点还与电容C6的一端连接。
7.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：所述比较电路模块包括电压比较芯片、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R14、电阻R16、电容C10和输出端P1，电阻R11的一端与AGC自动增益电路模块连接，电阻R11的另一端分别与电阻R12的一端和电压比较芯片的同相输入端连接，电阻R12的另一端接地，电压比较芯片的负电压输入端接地，电压比较芯片的正电压输入端与+5V的电源连接，电压比较芯片的关断信号控制端接地，电压比较芯片的第一空脚和第二空脚均悬空，电压比较芯片的输出端通过电阻R10与输出端P1的一端连接，输出端P1的另一端接地，输出端P1作为信号输出端，电压比较芯片的反相输入端分别与电阻R14的一端、电容C10的一端和电阻R16的一端连接，电阻R14的另一端和电容C10的另一端共同接地，电阻R16的另一端与+5V的电源连接。
8.根据权利要求1所述的级联式无缆探杆通信电路，其特征在于：还包括升压电路模块和负压转换电路模块，升压电路模块用于将电源升压至+5V，负压转换电路模块用于将升压电路模块输出的+5V电压转换成-5V电压，并向低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块、耦合电路模块、前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块提供+5V和/-5V电压。
9.一种级联式无缆探杆通信方法，采用FSK对测得的原始信号进行调制，得到调制信号，并将调制信号送入如权利要求1-8任一项所述的低通滤波电路模块的输入端，调制信号依次经过如权利要求1-8任一项所述的低通滤波电路模块、放大电路模块、驱动电路模块和耦合电路模块后，将调制信号发送给发射天线，发射天线将调制信号发送给接收天线，接收天线再将调制信号发送给接收电路，调制信号依次经过如权利要求1-8任一项所述的接收电路的前级放大电路模块、带通滤波电路模块、AGC自动增益电路模块和比较电路模块后输出，并对调整信号进行解调得到解调信号，完成通信。
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