CN112929055A - 一种回波消除电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回波消除电路，涉及电子技术领域。该回波消除电路的一具体实施方式包括：信号发送端，与发送机连接，在发送机发送信号时，输出发送电流；发送回声端，用于在发送机发送信号时，产生回声电流；信号接收端，与接收机连接；回波电阻，位于所述信号接收端与所述发送回声端之间；公共端，与所述信号发送端、所述回波电阻、所述发送回声端和所述信号接收端依次串联。该实施方式能够有效地消除回波，充分利用了带宽，降低对电源滤波的要求；并且，该回波消除电路的功耗小、面积小。

Description

一种回波消除电路
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种在双向通信的装置间通过信号线缆相互进行双向通信时有效消除回波的回波消除电路。
背景技术
通信系统中的回波的特征通常为发送信号的一部分在延迟一段时间后从端用户返回到发送信号的发送者。由于多种原因，诸如四/二线混合(four/two wire hybrid)中的阻抗不匹配，或者在远端的电话、无线设备或免提扬声器电话中的声学耦合的反馈，可能会发生发射信号的反射。对应于延迟的发射上行链路信号的回波信号被感觉为是对近端用户的干扰，甚至在某些情况下会导致被称为“啸叫(howling)”的不稳定状况。
线缆信号在车载、监控等场景越来越普及，随着自动驾驶的普及，车上的摄像头越来越多，需要尽量减少通信系统中的线缆数量。当前趋势是在同一根或者一对线缆上传输双向数据和电源，这就要求发送机和接收机能够分离发送信号和接受信号，并消除回波。现有的解决方案主要是时分复用和频分复用。
但是，时分复用和频分复用都有局限性。频分复用需要双向的频带有一定的距离，才能用滤波电路分离信号，而且有限的阻带衰减限制了双向带宽的增加，这样通常一个方向的频率会选择的很低，来增加阻带带宽，这又对电源传输产生比较大的影响，系统不得不采用极低带宽的电源滤波器来防止低频信号的失真。时分复用增加了控制、信号链路的延时，也降低了有效带宽。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，现有技术在解决双向数据的串扰问题时，局限性较大，对电源传输有影响，且降低了有效带宽。针对现有技术中的缺陷，提供一种回波消除电路。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种回波消除电路，包括：
信号发送端，与发送机连接，在发送机发送信号时，输出发送电流；
发送回声端，用于在发送机发送信号时，产生回声电流；
信号接收端，与接收机连接；
回波电阻，位于所述信号接收端与所述发送回声端之间；
公共端，与所述信号发送端、所述回波电阻、所述发送回声端和所述信号接收端依次串联。
优选地，所述公共端包括：
逻辑地，作为零电位参考点；
公共电阻，连接于所述逻辑地与所述信号发送端之间，具有公共阻抗。
优选地，所述信号发送端包括：
发送远端，与发送机连接，在发送机向远端发送信号时，输出远端电流；
发送近端，与发送机连接，在发送机向近端发送信号时，输出近端电流。
优选地，
设置所述公共阻抗等于所述发送远端的远端线路阻抗；以及
设置所述回波电阻的回波阻抗为所述公共阻抗的九倍。
优选地，
在发送信号时，回波消除电路满足：
Vt＝(I_far+I_tx+I_tx`)*(Zo||Zt)；
在接收信号时，回波消除电路满足：
V_rx＝Vt+I_tx`*Zb；
其中，Vt是所述信号发送端的发送端电压，I_far是所述远端电流，I_tx是所述近端电流，I_tx`是所述回声电流，Zo是所述远端线路阻抗，Zt是所述公共阻抗，V_rx是所述信号接收端的接收端电压，Zb是所述回波阻抗。
优选地，设置所述回声电流是所述近端电流的十分之一。
优选地，所述发送回声端产生的所述回声电流大小可调整，用于校准回波消除电路。
实施本发明的一种回波消除电路，具有以下有益效果：采用回波消除的方式消除近端发送信号的回波，利用简单的电路实现了近端通信的回波消除；该回波消除电路提供了校准机制，能够有效地消除回波；对于双向通信的频带没有严格限制，可以采用比较高的信号频率来降低对电源滤波的要求，而且发送、接受能够同时进行，充分利用了带宽；该回波消除电路的功耗小，面积小，且回波消除效果好。
附图说明
图1是全双工方式的双向通信系统；
图2是现有的回波消除电路的设计系统框图；
图3是本发明实施例提供的一种回波消除电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
如图1所示的全双工方式的双向通信系统，在两个双向通信的装置(装置1和装置2)之间，通过与各个装置的通信装置相连的一条信号线缆来相互同时进行双向通信，该通信装置执行具体的通信操作。装置1和装置2在各自的内部分别设置有与通信装置相连的回波消除电路。例如，双向通信的装置在其内部设置有如图2所示的回波消除电路。
如图2所示，是现有的回波消除电路的设计系统框图，信号接收线(RX)与进行双向通信的装置的通信装置相连，信号发送远线(TX_far)和信号发送近线(TX_near)分别与进行双向通信的装置的通信装置相连，信号发送远线或信号发送近线将自身侧生成的自发送信号通过对应的通信装置向对方侧发送。在信号发送近线发送信号时，该回波消除电路满足：
V_rx＝(V_far+V_near)*gm-V_near*gm1；其中，V_rx接收线电压，V_far是发送远线电压，V_near是发送近线电压，gm1表征放大器1(即图2中的gm1)处的输入电压变化而引起输出电流变化的情况，gm表征放大器2(即图2中的gm)处的输入电压变化而引起输出电流变化的情况；
如果gm＝gm1，那么V_rx＝V_far*gm，则该回波消除电路具有回波消除功能；
但要求gm＝gm1,如果在高速电路中，功耗大，电路的失调会造成回波消除不干净。
因此，现有方案在把回波消除用于比较低速的双向传输、高速电路时，现有的回波消除电路结构功耗大，受电路失调影响大，且回波消除不干净。
为此，本发明实施例提供了一种回波消除电路，该回波消除电路用于，在双向通信的装置间通过同一信号线缆相互进行全双工的双向通信时，有效地消除回波。
如图3所示，本发明实施例提供的一种回波消除电路主要包括：信号发送端、信号接收端、发送回声端、回波电阻和公共端。
在该回波消除电路中，公共端与信号发送端、回波电阻(Zb)、发送回声端(TX_ECHO)和信号接收端(RX)依次串联。其中，信号发送端与发送机连接，用于在发送机发送信号时，向回波消除电路输出发送电流。发送回声端，用于在发送机发送信号时，产生回声电流，以消除回波。信号接收端与接收机连接。发送机和接收机与图1示例中的通信装置功能相同。回波电阻具有回波阻抗，其位于信号接收端与发送回声端之间。公共端作为回波消除电路的接地端，是构成电路信号回路的公共端。
本发明实施例利用发送回声端和回波电阻产生一个与回波信号大小相等而极性相反的信号，用以抵消接收到的回波信号，具体地，回声电流代表了对这一信号的估值，把它从接收信号中减掉，便达到消除回波的目的。
继续参见图3，在本发明实施例中，公共端具体包括逻辑地和公共电阻。其中，逻辑地(GND1)作为回波消除电路的零电位参考点。公共电阻(Zt)连接于逻辑地与信号发送端之间，具有公共阻抗。
继续参见图3，在本发明实施例中，信号发送端可以进一步包括发送远端和发送近端。其中，发送远端(TX_FAR)和发送近端(TX_NEAR)分别与发送机连接，在发送机向远端发送信号时，发送远端输出远端电流；在发送机向近端发送信号时，发送近端输出近端电流。
接下来，结合图3对本发明实施例的回波消除电路在接收信号和发送信号时的变化进行说明。
在发送信号时，回波消除电路满足：
Vt＝(I_far+I_tx+I_tx`)*(Zo||Zt)；
在接收信号时，回波消除电路满足：
V_rx＝Vt+I_tx`*Zb；
其中，Vt是信号发送端的发送端电压，I_far是远端电流，I_tx是近端电流，I_tx`是回声电流，Zo是远端线路阻抗，Zt是公共阻抗，V_rx是信号接收端的接收端电压，Zb是回波阻抗。“||”表示两个操作数中有任意一个非零，则条件为真。
进一步地，如果I_tx`*Zb+(I_tx+I_tx`)(Zo||Zt)＝0，那么V_rx＝I_far*(Zo||Zt)，可以设置Zb＝9(Zo||Zt)，则I_tx+10*I_tx`＝0，也就是I_tx`＝-0.1*I_tx。
基于此，可以设置发送回声端产生的回声电流是发送近端的近端电流十分之一。还可以设置公共电阻的公共阻抗等于发送远端的远端线路阻抗；以及设置回波电阻的回波阻抗为公共阻抗的九倍。
此外，由于回波阻抗是公共阻抗的九倍，且回声电流是近端电流的十分之一，因此可以通过微调回声电流来校准回波消除电路，以提高消除的效果。
综上所述，本发明实施例提供的一种回波消除电路，至少具有以下有益效果：
1.采用回波消除的方式消除近端发送信号的回波，利用简单的电路实现了近端通信的回波消除；
2.该回波消除电路提供了校准机制，能够有效地消除回波；
3.对于双向通信的频带没有严格限制，可以采用比较高的信号频率来降低对电源滤波的要求，而且发送、接受能够同时进行，充分利用了带宽；
4.该回波消除电路的功耗小，面积小，且回波消除效果好。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种回波消除电路，其特征在于，包括：
信号发送端，与发送机连接，在发送机发送信号时，输出发送电流；
发送回声端，用于在发送机发送信号时，产生回声电流；
信号接收端，与接收机连接；
回波电阻，位于所述信号接收端与所述发送回声端之间；
公共端，与所述信号发送端、所述回波电阻、所述发送回声端和所述信号接收端依次串联。
2.根据权利要求1所述的回波消除电路，其特征在于，所述公共端包括：
逻辑地，作为零电位参考点；
公共电阻，连接于所述逻辑地与所述信号发送端之间，具有公共阻抗。
3.根据权利要求2所述的回波消除电路，其特征在于，所述信号发送端包括：
发送远端，与发送机连接，在发送机向远端发送信号时，输出远端电流；
发送近端，与发送机连接，在发送机向近端发送信号时，输出近端电流。
4.根据权利要求3所述的回波消除电路，其特征在于，
设置所述公共阻抗等于所述发送远端的远端线路阻抗；以及
设置所述回波电阻的回波阻抗为所述公共阻抗的九倍。
5.根据权利要求4所述的回波消除电路，其特征在于，
在发送信号时，回波消除电路满足：
Vt＝(I_far+I_tx+I_tx`)*(Zo||Zt)；
在接收信号时，回波消除电路满足：
V_rx＝Vt+I_tx`*Zb；
其中，Vt是所述信号发送端的发送端电压，I_far是所述远端电流，I_tx是所述近端电流，I_tx`是所述回声电流，Zo是所述远端线路阻抗，Zt是所述公共阻抗，V_rx是所述信号接收端的接收端电压，Zb是所述回波阻抗。
6.根据权利要求3所述的回波消除电路，其特征在于，
设置所述回声电流是所述近端电流的十分之一。
7.根据权利要求1所述的回波消除电路，其特征在于，
所述发送回声端产生的所述回声电流大小可调整，用于校准回波消除电路。
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