CN112787757A - 信息传输防返流装置 - Google Patents

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李敏
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梁立正
赵梦奎
明锋
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Abstract

本发明公开了信息传输防返流装置，包括发送端和接收端，其特征在于：所述发送端与接收端之间通过滤波器模块连接传输，所述发送端依次包括数据采集模块和调制解调模块中的调制模块，所述接收端依次包括调制解调模块中的解调模块、采集结果显示模块和信号截断模块，所述滤波器模块与发送端的传输路径之间设置有测试码发生器和噪声发生器。该信息传输防返流装置整个系统设计为单向传输系统，从而减少反弹噪声；而且利用加窗的方法截断信号，减少泄露误差，用比较光滑的窗函数代替截取信号样本的矩形窗函数，对截断的时序信号进行特定的不等加权，使被截断的波形两端突变变得平滑些，以此压低谱窗的旁瓣，从而截断信号。

Description

信息传输防返流装置
技术领域
本发明涉及信息传输技术领域，尤指信息传输防返流装置。
背景技术
信息传输是从一端将命令或状态信息经信道传送到另一端，并被对方所接收。包括传送和接收。传输介质分有线和无线两种，有线为电话线或专用电缆；无线是利用电台、微波及卫星技术等。信息传输过程中不能改变信息，信息本身也并不能被传送或接收。必须有载体，如数据、语言、信号等方式，且传送方面和接收方面对载体有共同解释。 数字电路的原理图中，数字信号是从一个逻辑门向另一个逻辑门传播的，信号通过导线从输出端送到接收端，看起来似乎是单向流动的。实际上，信号是由电流传播的，明确的说，是电子的运动，电子流的特性之一就是电子从不在任何地方停留，无论电流流到哪里，必然要回来，因此电流总是在环路中流动，电路中任意的信号都以一个闭合回路的形式存在。因此电流总是在环路中流动，回路信号电流的通路和信号的传输路径同样重要。 数字电路通常借助于地和电源平面来完成回流。高频信号和低频信号的回流通路是不相同的，低频信号回流选择电阻最低路径，高频信号回路电流选择感抗最低的路径。当电流从信号的驱动器出发，流经信号线，注入信号的接收端，总有一个与之方向相反的返回电流，从负载的地引脚出发，经过敷铜平面，流向信号源，与流经信号线上的电流构成闭合回路。这种流经敷铜平面的电流引起的噪声频率与信号频率相当，信号频率越高，噪声频率越高。当PCB板上的众多数字信号同步进行切换时，这就引起瞬态负载电流从电源流入电路或由电路流入地线，由于电源线和地线上存在阻抗，会产生同步切换噪声，在地线上还会出现地平面反弹噪声。因此需要一种单向的、能够截断回流信号的信息传输防返流装置。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提供信息传输防返流装置来解决上述背景技术中提出的问题。具体如下： 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：信息传输防返流装置，包括发送端和接收端，所述发送端与接收端之间通过滤波器模块连接传输，所述发送端依次包括数据采集模块和调制解调模块中的调制模块，所述接收端依次包括调制解调模块中的解调模块、采集结果显示模块和信号截断模块，所述滤波器模块与发送端的传输路径之间设置有测试码发生器和噪声发生器。 优选的，所述滤波器模块由低通滤波器和高通滤波器级联而成。 优选的，所述数据采集模块采用ADO809模数转换器和89C51控制数据采集。 优选的，所述调制解调模块调制解调步骤如下： 1）首先，对要传输的数据进行数字编码调制，然后把调制后的数据作为异步传输的数据，通过单片机的串行口进行异步传输，即为其再增加异步传输的起始位、校验位和停止位。 2）在接收端，首先对接收到的信号进行整形，减少信号波形的失真，并利用单片机的串行口对调制信号作为异步传输的数据进行接收，然后利用软件判决的方法对接收到的数据进行相位判断、译码解调。 优选的，所述信号截断模块采用加窗方法，具体方法为用比较光滑的窗函数代替截取信号样本的矩形窗函数，对截断的时序信号进行特定的不等加权，使被截断的波形两端突变变得平滑些，以此压低谱窗的旁瓣，所述加窗方法设置有矩形窗、汉宁窗、汉明窗和余弦窗。 本发明具有以下有益效果：该信息传输防返流装置整个系统设计为单向传输系统，从而减少反弹噪声；而且利用加窗的方法截断信号，减少泄露误差，用比较光滑的窗函数代替截取信号样本的矩形窗函数，对截断的时序信号进行特定的不等加权，使被截断的波形两端突变变得平滑些，以此压低谱窗的旁瓣，因为旁瓣泄露量最大，旁瓣小了泄露也相应减少了，从而截断信号。
附图说明
图1为本发明系统流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合，进一步阐述本发明。 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。 请参阅图1，本发明提供的信息传输防返流装置，包括发送端和接收端，所述发送端与接收端之间通过滤波器模块连接传输，所述发送端依次包括数据采集模块和调制解调模块中的调制模块，所述接收端依次包括调制解调模块中的解调模块、采集结果显示模块和信号截断模块，所述滤波器模块与发送端的传输路径之间设置有测试码发生器和噪声发生器。 所述滤波器模块由低通滤波器和高通滤波器级联而成。 四阶带通滤波器可由低通滤波器和高通滤波器级联而成，因此可以把一个截止频率为30kHz的高通滤波器和一个截止频率为50kHz的低通滤波器级联起来，采用切比雪夫型高低通滤波器级联，经计算中心频率约为40kHz。 所述数据采集模块采用ADO809模数转换器和89C51控制数据采集。 本系统直接利用软件进行调制，然后通过异步方式进行传输，解调时利用异步传输恢复原调制波，再通过软件判断调制波的相位进行解调。调制解调模块调制解调步骤如下： 1）首先，对要传输的数据进行数字编码调制，然后把调制后的数据作为异步传输的数据，通过单片机的串行口进行异步传输，即为其再增加异步传输的起始位、校验位和停止位。 2）在接收端，首先对接收到的信号进行整形，减少信号波形的失真，并利用单片机的串行口对调制信号作为异步传输的数据进行接收，然后利用软件判决的方法对接收到的数据进行相位判断、译码解调。这样就避免了普通解调时复杂的载波提取和同步提取电路的设计，同时得到较好的接收性能。 所述信号截断模块采用加窗方法，具体方法为用比较光滑的窗函数代替截取信号样本的矩形窗函数，对截断的时序信号进行特定的不等加权，使被截断的波形两端突变变得平滑些，以此压低谱窗的旁瓣，因为旁瓣泄露量最大，旁瓣小了泄露也相应减少了，所述加窗方法设置有矩形窗、汉宁窗、汉明窗和余弦窗。 各种窗的特点如下说明：矩形窗的特点是容易获得主瓣窄，但旁瓣大，尤其第一旁瓣太高，为主瓣的21%，所以泄露很大；汉宁窗旁瓣很小，且衰减很快，主瓣比矩形窗的主瓣宽，泄露比矩形窗小很多；汉明窗，它由矩形窗和汉宁窗拼接而成，第一旁瓣很小，其它旁瓣衰减比汗宁窗慢，主瓣宽介于矩形窗和汉宁窗之间；高斯钟形窗只有主瓣没有旁瓣，主瓣宽太大，其形状可调，为减少泄露，应使高斯窗变瘦；余弦窗主瓣成三角形，旁瓣很小。 采样方式：采样方式有等时间间隔△t和等角位移△φ两种方式。一般情况下均采用等间隔采样方式，即固定采样频率采样。这种方式很容易实现无须键相位信号配合，对转速稳定的信号而言，这种方式可获得相当好的信号。但对机组转速波动信号的采集（如升降速信号）则不够好，一是有可能因设定的采样频率fs跟不上转速的变化而无法满足采样定理的要求，造成信号失真；二是由于转速变化，信号不再是周期性的，频谱变成连续谱，离散的谱线变成了谱带或者说谱线变胖，尤其高阶谐波，带宽按阶次比例改变，谱带更宽，谱图变得模糊不好分辨。这种模糊的谱线成分由于信号功率分散在一串谱线上，除使幅值有较大误差外，有时还会淹没旁瓣结构的细节，这对机组故障分析是不利的，如能改变采样的频率使其与转速的改变同步起来，则在谱图上显示的转速频率及其各次谐波就会明确地保持其确定的相互关系，谱线模糊的现象就可以消除。采用等角度触发同步采样，保证每周采样点数相同，便相当于信号的周期性质，从而可获得清晰的阶次谱图。 以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.信息传输防返流装置，包括发送端和接收端，其特征在于：所述发送端与接收端之间通过滤波器模块连接传输，所述发送端依次包括数据采集模块和调制解调模块中的调制模块，所述接收端依次包括调制解调模块中的解调模块、采集结果显示模块和信号截断模块，所述滤波器模块与发送端的传输路径之间设置有测试码发生器和噪声发生器。
2.据权利要求1所述信息传输防返流装置，其特征在于：所述滤波器模块由低通滤波器和高通滤波器级联而成。
3.据权利要求1所述信息传输防返流装置，其特征在于：所述数据采集模块采用ADO809模数转换器和89C51控制数据采集。
4.据权利要求1所述信息传输防返流装置，其特征在于，所述调制解调模块调制解调步骤如下：
首先，对要传输的数据进行数字编码调制，然后把调制后的数据作为异步传输的数据，通过单片机的串行口进行异步传输，即为其再增加异步传输的起始位、校验位和停止位；
在接收端，首先对接收到的信号进行整形，减少信号波形的失真，并利用单片机的串行口对调制信号作为异步传输的数据进行接收，然后利用软件判决的方法对接收到的数据进行相位判断、译码解调。
5.根据权利要求1所述信息传输防返流装置，其特征在于：所述信号截断模块采用加窗方法，具体方法为用比较光滑的窗函数代替截取信号样本的矩形窗函数，对截断的时序信号进行特定的不等加权，使被截断的波形两端突变变得平滑些，以此压低谱窗的旁瓣，所述加窗方法设置有矩形窗、汉宁窗、汉明窗和余弦窗。
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