CN117033294B - 高速串行数据传输装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种高速串行数据传输装置，涉及数字信息的传输技术领域，所述装置包括：主控节点、功分器和从总线；所述从总线包括匹配式开关、定向耦合器和与定向耦合器相连的从节点；所述主控节点连接所述功分器的主端口，所述功分器的分端口连接所述匹配式开关的第一端口。本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过使主控节点连接功分器的主端口，功分器的分端口连接从总线，形成N路分总线汇总的高速网络结构，从而保证了主控节点可以设置在总线的任意位置，突破了主控节点只能设置在一端尽头的限制。

Description

高速串行数据传输装置
技术领域
本申请涉及数字信息的传输技术领域，尤其涉及一种高速串行数据传输装置。
背景技术
传统的高速数据传输组网领域，为了提高传输速率，提高传输距离，通常是将基带数据进行多载波调制（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM），甚至进行载波变频利用射频收发机传输信号，这大大增加了系统的复杂度。
而传统总线型结构中的分支线长度与信号工作频率产生之间存在以下问题，一方面分支线可用的最远长度限制了信号的最高工作频率，即限制了高速信号的传输速率。另一方面信号的最高工作频率限制了分支线可用的最远长度，即限制了布线的便捷性。
发明内容
本申请实施例提供一种高速串行数据传输装置，用以解决相关技术在布线时受到的限制。
第一方面，本申请实施例提供一种高速串行数据传输装置，包括：
主控节点、功分器和从总线；
所述从总线包括匹配式开关、定向耦合器和与定向耦合器相连的从节点；所述主控节点连接所述功分器的主端口，所述功分器的分端口连接所述匹配式开关的第一端口。
在一些实施例中，所述匹配式开关的第二端口连接第一定向耦合器的输入端口，所述第一定向耦合器的耦合输出端口连接第一从节点。
在一些实施例中，所述第一定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，所述终端电阻的第二端口接地。
在一些实施例中，所述第一定向耦合器的输出端口连接第二定向耦合器的输入端口，所述第二定向耦合器的耦合输出端口连接第二从节点。
在一些实施例中，第二定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，所述终端电阻的第二端口接地。
在一些实施例中，在所述匹配式开关开启的情况下，所述匹配式开关的第一端口和所述匹配式开关的第二端口连通。
在一些实施例中，所述匹配式开关的第三端口连接匹配负载。
在一些实施例中，在所述匹配式开关关闭的情况下，所述匹配式开关的第一端口和所述匹配式开关的第三端口连通。
在一些实施例中，所述匹配负载为50ohm。
在一些实施例中，所述功分器包括一个或多个分端口。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过使主控节点连接功分器的主端口，功分器的分端口连接从总线，形成N路分总线汇总的高速网络结构，从而保证了主控节点可以设置在总线的任意位置，突破了主控节点只能设置在一端尽头的限制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为相关技术提供的总线型拓扑的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的高速串行数据传输装置的结构示意图之一；
图3是本申请实施例提供的匹配式开关的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的高速串行数据传输装置的结构示意图之二；
图5是本申请实施例提供的差分线缆节点的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的单端线缆节点的结构示意图。
具体实施方式
图1为相关技术提供的总线型拓扑的结构示意图，如图1所示，虽然利用定向耦合器的分支隔离度，解决了传统总线型结构中的分支线长度与信号工作频率的矛盾。但是存在两个问题：
1、由于定向耦合器2端口与3端口的高隔离度，使得主控端必须布局在总线一尽头端，这种位置的约束限制了实际应用。
2、由于定向耦合器2端口带来了总线信号的逐级衰减，随着从节点的数量增多，最后一个从节点的输入信号幅度会被衰减的很小，因此对于大量节点的网络时，需要加高增益放大器。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种主控灵活的高速串行接口组网结构。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
图2是本申请实施例提供的高速串行数据传输装置的结构示意图之一，如图2所示，本申请实施例提供一种高速串行数据传输装置，包括：
主控节点201、功分器202和从总线203；
所述从总线203包括匹配式开关、定向耦合器和与定向耦合器相连的从节点；所述主控节点201连接所述功分器202的主端口，所述功分器202的分端口连接所述匹配式开关的第一端口。
具体地，为了解决现有技术中主控节点必须布局在总线一端尽头的技术问题，在本申请实施例中，主控节点201可以连接功分器202的主端口，功分器202的分端口连接从总线203中的匹配式开关。主控节点201可以将信号输出到功分器202的主端口，再从功分器202的分端口输出到从总线中。
值得一提的是，本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，可以应用于差分组网结构，也可以应用于单端组网结构。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过使主控节点连接功分器的主端口，功分器的分端口连接从总线，形成N路分总线汇总的高速网络结构，从而保证了主控节点可以设置在总线的任意位置，突破了主控节点只能设置在一端尽头的限制。
在一些实施例中，所述匹配式开关的第二端口连接第一定向耦合器的输入端口，所述第一定向耦合器的耦合输出端口连接第一从节点。
具体地，每一从总线包括一个匹配式开关、M个定向耦合器和M个从节点，M为大于等于1的正整数。匹配式开关一端连接功分器的分端口，一端连接第一定向耦合器的输入端口。信号经过匹配式开关输入到定向耦合器中，再通过耦合输出到从节点中。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，根据定向耦合器的分支隔离度，使信号通过定向耦合器之后再耦合输出到从节点，可以解决传统总线型结构中的分支线长度与信号工作频率的矛盾。
在一些实施例中，所述第一定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，所述终端电阻的第二端口接地。
具体地，在从总线只包括1个定向耦合器和1个从节点的情况下，定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，终端电阻的第二端口接地。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，根据定向耦合器的分支隔离度，使信号通过定向耦合器之后再耦合输出到从节点，可以解决传统总线型结构中的分支线长度与信号工作频率的矛盾。
在一些实施例中，所述第一定向耦合器的输出端口连接第二定向耦合器的输入端口，所述第二定向耦合器的耦合输出端口连接第二从节点。
具体地，每一从总线包括一个匹配式开关、M个定向耦合器和M个从节点，M为大于等于1的正整数。匹配式开关一端连接功分器的分端口，一端连接第一定向耦合器的输入端口，第一定向耦合器的输出端口连接第二定向耦合器的输入端口。信号经过匹配式开关输入到第一定向耦合器中，再通过耦合输出到第一从节点中，并且输出到第二定向耦合器中，再由第二定向耦合器耦合输出到第二从节点中。以此类推，可以得到M个定向耦合器和M个从节点的连接关系。
值得一提的是，从节点的信号衰减与该从节点与功分器之间的定向耦合器数量正相关，该从节点与功分器之间的定向耦合器数量越多，该从节点的信号衰减越大。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，根据定向耦合器的分支隔离度，使信号通过定向耦合器之后再耦合输出到从节点，可以解决传统总线型结构中的分支线长度与信号工作频率的矛盾。
在一些实施例中，第二定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，所述终端电阻的第二端口接地。
具体地，在从总线只包括多个定向耦合器和多个从节点的情况下，最远的定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，终端电阻的第二端口接地。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，根据定向耦合器的分支隔离度，使信号通过定向耦合器之后再耦合输出到从节点，可以解决传统总线型结构中的分支线长度与信号工作频率的矛盾。
在一些实施例中，在所述匹配式开关开启的情况下，所述匹配式开关的第一端口和所述匹配式开关的第二端口连通。
图3是本申请实施例提供的匹配式开关的结构示意图，如图3所示，匹配式开关应用于单端结构时，为了防止功分器各个从端失配时的相互影响，信号从功分器的分端口输出到匹配式开关的输入端，在匹配式开关开启的情况下，匹配式开关的第一端口和匹配式开关的第二端口连通，从而使得该从总线连通。
值得一提的是，在差分结构的情况下，匹配式开关也能起到相同的作用。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过设置匹配式开关，可以在从总线断开时，减小功分器中任一分端口端接失配对其他分端口及主端口匹配的影响，提高装置的安全性。
在一些实施例中，所述匹配式开关的第三端口连接匹配负载。
具体地，如图3所示，为了防止功分器各个从端失配时的相互影响，可以设置匹配式开关的第三端口连接一个匹配负载，通过该匹配负载使本申请实施例提供的高速串行数据传输装置不受从总线断开影响。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过设置匹配式开关，可以在从总线断开时，减小功分器中任一分端口端接失配对其他分端口及主端口匹配的影响，提高装置的安全性。
在一些实施例中，在所述匹配式开关关闭的情况下，所述匹配式开关的第一端口和所述匹配式开关的第三端口连通。
具体地，如图3所示，为了防止功分器各个从端失配时的相互影响，可以设置匹配式开关的第三端口连接一个匹配负载，通过该匹配负载使本申请实施例提供的高速串行数据传输装置不受从总线断开影响。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过设置匹配式开关，可以在从总线断开时，减小功分器中任一分端口端接失配对其他分端口及主端口匹配的影响，提高装置的安全性。
在一些实施例中，所述匹配负载为50ohm。
具体地，为了防止功分器各个从端失配时的相互影响，可以设置匹配式开关的第三端口连接一个匹配负载，通过该匹配负载使本申请实施例提供的高速串行数据传输装置不受从总线断开影响。匹配负载的数值可以按实际情况设置，例如设置为40ohm、50ohm、60ohm等。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过设置匹配式开关和匹配负载，可以在从总线断开时，减小功分器中任一分端口端接失配对其他分端口及主端口匹配的影响，提高装置的安全性。
在一些实施例中，所述功分器包括一个或多个分端口。
图4是本申请实施例提供的高速串行数据传输装置的结构示意图之二，如图4所示，差分组网的发送通路和接收通路的拓扑图相同，包括1个功分器，N个从总线，每个从总线的从节点是通过定向耦合器来接入。这样最多可以支持Mq个从节点。
可以设支持32个从节点，功分器主路插损1db，分路插损10db。则最远从节点的衰减如表1所示。
表1
由表1可以看出，相比于N为1，也就是不使用功分器的情况，采用功分器后可以明显减小最远从节点的衰减。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过使主控节点连接功分器的主端口，功分器的分端口连接从总线，形成N路分总线汇总的高速网络结构，扩大了分节点数量，对于量大的从节点环境时，增加了最远的从节点输入幅值。
下面以具体的例子，对上述实施例中的方法进行进一步说明。
图5是本申请实施例提供的差分线缆节点的结构示意图，在本申请实施例中，主控节点与从节点结构相同。节点发送通路的具体步骤如下：
1、数字控制模块端口1和端口2发送高速差分串行基带数据，端口1为差分p端，端口2为差分n端。
2、收发器TR11模块端口1和端口2接收高速差分串行基带数据，端口1接数字控制模块端口1，端口2接数字控制模块端口2。
3、收发器TR11模块端口5和端口6连接变压器T1的端口1和端口2。
4、从节点变压器T1的端口3和端口4通过线缆连接到开关的2端口和4端口。主控节点变压器T1的端口3和端口4通过线缆连接到差分总线。
节点接收通路的具体步骤如下：
1、数字控制模块端口3和端口4接收高速差分串行基带数据，端口3为差分p端，端口4为差分n端。
2、收发器TR11模块端口3和端口4发送高速差分串行基带数据，端口3接数字控制模块端口3，端口4接数字控制模块端口4。
3、收发器TR11模块端口7和端口8接收来自变压器T2端口1和端口2的高速差分串行基带数据。
4、从节点变压器T2的端口3和端口4通过线缆连接到开关的2端口和4端口。主控节点变压器T2的端口3和端口4通过线缆连接到差分总线。
图6是本申请实施例提供的单端线缆节点的结构示意图，在本申请实施例中，主控节点与从节点结构相同，主控节点为发送时，从节点为接收；主控节点为接收时，从节点为发送。节点发送通路的具体步骤如下：
1、数字控制模块端口1和端口2发送高速差分串行基带数据，端口1为差分p端，端口2为差分n端。
2、收发器TR21模块端口1和端口2接收高速差分串行基带数据，端口1接数字控制模块端口1，端口2接数字控制模块端口2。
3、收发器TR21模块端口5和端口6连接变压器T3的端口1和端口2。
4、从节点变压器T3的端口3通过线缆连接到开关的2端口，主控节点变压器T3的端口3通过线缆连接到总线。变压器T3的端口4接地。
节点接收通路的具体步骤如下：
1、数字控制模块端口3和端口4接收高速差分串行基带数据，端口3为差分p端，端口4为差分n端。
2、收发器TR21模块端口3和端口4发送高速差分串行基带数据，端口3接数字控制模块端口3，端口4接数字控制模块端口4。
3、收发器TR21模块端口7和端口8接收来自变压器T4端口1和端口2的高速差分串行基带数据。
4、从节点变压器T4的端口3通过线缆连接到开关的2端口，主控节点变压器T4的端口3通过线缆连接到总线。变压器T4的端口4接地。
本申请实施例提供的高速串行数据传输装置，通过使主控节点连接功分器的主端口，功分器的分端口连接从总线，形成N路分总线汇总的高速网络结构，从而保证了主控节点可以设置在总线的任意位置，突破了主控节点只能设置在一端尽头的限制。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
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 (6)

1.一种高速串行数据传输装置，其特征在于，包括：
主控节点、功分器和从总线；
所述从总线包括匹配式开关、第一定向耦合器和与第一定向耦合器相连的第一从节点；所述主控节点连接所述功分器的主端口，所述功分器的分端口连接所述匹配式开关的第一端口，所述匹配式开关的第二端口连接第一定向耦合器的输入端口，所述第一定向耦合器的耦合输出端口连接第一从节点，所述匹配式开关的第三端口连接匹配负载；
在所述匹配式开关开启的情况下，所述匹配式开关的第一端口和所述匹配式开关的第二端口连通；
在所述匹配式开关关闭的情况下，所述匹配式开关的第一端口和所述匹配式开关的第三端口连通。
2.根据权利要求1所述的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述第一定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，所述终端电阻的第二端口接地。
3.根据权利要求1所述的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述第一定向耦合器的输出端口连接第二定向耦合器的输入端口，所述第二定向耦合器的耦合输出端口连接第二从节点。
4.根据权利要求3所述的高速串行数据传输装置，其特征在于，第二定向耦合器的输出端口连接终端电阻的第一端口，所述终端电阻的第二端口接地。
5.根据权利要求1所述的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述匹配负载为50ohm。
6.根据权利要求1所述的高速串行数据传输装置，其特征在于，所述功分器包括一个或多个分端口。
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