CN207283550U - 一种基于有源以太网的中继电路以及中继器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于有源以太网的中继电路以及中继器，该中继电路包括：受电模块、电源转换模块和交换机模块；第一有源以太网接口与受电模块电连接，受电模块与交换机模块电连接，受电模块的电源输出端与电源转换模块的输入端电连接，电源转换模块的输出端与交换机模块的电源输入端电连接，交换机模块与第二有源以太网接口电连接；该中继器包括上述中继电路。本实用新型提供的中继电路与中继器，通过受电模块接收有源以太网的信号，并将信号分离成通信信号和直流电信号，直流电信号经电压转换后给交换机模块供电，通信信号经交换机模块复制与转发，从而该中继电路以及中继器无需外部电源供电，节约了安装成本并易于安装，也降低了维护成本。

Description

一种基于有源以太网的中继电路以及中继器

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种基于有源以太网的中继电路以及中继器。

背景技术

随着通信技术的发展，使用以太网作为数据的传输越来越普遍，但由于以太网传输速率过高，传输过程中存在损耗，造成衰减过大，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时会造成通信信号失真，因此传输距离受到明显限制，通常需要中继器用以延长通信距离。

中继器是连接网络线路的一种装置，中继器工作在物理层，对高层协议完全透明，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作，连接两个或多个网段，对信号起中继放大作用，补偿信号衰减，支持远距离的通信。中继器主要负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的传输距离。

目前，通用中继器的结构图如图1所示，通用中继器内部需要一个AC/DC转换器，将外部的交流电转换成直流电，然后通过DC/DC 转换器，将直流电源转换成网络变压器/交换机的工作电压，这种通用中继器都需要外部供电，在安装这种中继器的同时还需要外部电源网络的支持，在日常维护中也需要增加对电源网络和AC/DC转换器的维护，因此，这种通用中继器不易于安装与日常维护。

实用新型内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本实用新型提供一种基于有源以太网的中继电路以及中继器。

根据本实用新型的一个方面，提供一种基于有源以太网的中继电路，包括：受电模块、电源转换模块和交换机模块；第一有源以太网接口与受电模块电连接，以传输通信信号和直流电信号；受电模块与交换机模块电连接，以传输通信信号；受电模块的电源输出端与电源转换模块的输入端电连接，以传输直流电信号；电源转换模块的输出端与交换机模块的电源输入端电连接，以传输直流电信号；交换机模块与第二有源以太网接口电连接，以传输通信信号。

其中，受电模块包括PD芯片，PD芯片至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚、数据发送负管脚、电源输出管脚和接地管脚；PD芯片的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成受电模块的数据接收端，PD芯片的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成受电模块的数据发送端，PD芯片的电源输出管脚构成受电模块的电源输出端。

其中，电源转换模块包括DC/DC转换芯片，DC/DC转换芯片至少包括一组电源输入管脚、电源输出管脚和接地管脚；DC/DC转换芯片的电源输入管脚构成电源转换模块的输入端，DC/DC转换芯片的电源输出管脚构成电源转换模块的输出端。

其中，交换机模块包括交换机芯片，交换机芯片至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚、数据发送负管脚、电源输入管脚和接地管脚；交换机芯片的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成交换机模块的数据接收端，交换机芯片的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成交换机模块的数据发送端，交换机芯片的电源输入管脚构成交换机模块的电源输入端。

其中，中继电路还包括网络变压器，网络变压器电连接于第一有源以太网接口与受电模块之间和/或交换机模块与第二有源以太网接口之间。

其中，网络变压器至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚，网络变压器的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成网络变压器的数据接收端，网络变压器的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成网络变压器的数据发送端。

其中，中继电路还包括TVS阵列，TVS阵列电连接于第一有源以太网接口与受电模块的通信线路之间和/或交换机模块与第二有源以太网接口的通信线路之间。

本实用新型的另一方面，提供一种基于有源以太网的中继器，该中继器包括上述任一中继电路。

本实用新型提供的一种基于有源以太网的中继电路以及中继器，通过受电模块接收有源以太网的信号，并将该信号分离成通信信号和直流电信号，直流电信号经电压转换后给交换机模块供电，通信信号经交换机模块复制与转发，达到延长通信距离的目的；该中继电路以及中继器采用有源以太网供电技术，无需外部电源供电，省掉了AC/DC 模块，从而节约了安装成本并且易于安装，也降低了维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的一些实施例，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为现有技术中通用中继器的结构的示意图；

图2为根据本实用新型实施例的基于有源以太网的中继电路的示意图；

图3为根据本实用新型实施例的基于有源以太网的中继电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的一个实施例中，参考图2，提供一种基于有源以太网的中继电路，包括：受电模块、电源转换模块和交换机模块；第一有源以太网接口与受电模块电连接，以传输通信信号和直流电信号；受电模块与交换机模块电连接，以传输通信信号；受电模块的电源输出端与电源转换模块的输入端电连接，以传输直流电信号；电源转换模块的输出端与交换机模块的电源输入端电连接，以传输直流电信号；交换机模块与第二有源以太网接口电连接，以传输通信信号。

具体的，有源以太网(Power Over Ethernet，简称为POE)是指在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端(如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像头等) 传输通信信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。目前， POE技术以民用为主，很少有工业应用。

一个完整的POE系统包括供电端设备(Power Sourcing Equipment，简称为PSE)和受电端设备(Powered Device，简称为PD)两部分。 PSE是为以太网客户端设备供电的设备，PD是接受供电的PSE负载，即POE系统的客户端设备。

本实施例中，中继电路位于PD端，其接口电连接至PSE端，PSE 端与PD端之间可传输通信信号和直流电信号，中继电路中的受电模块与交换机模块电连接，可传输通信信号，受电模块的电源输出端电连接至电源转换模块的输入端，可传输直流电信号，电源转换模块的输出端电连接至交换机模块的电源输入端，可传输直流电信号；受电模块接收源端耦合的以太网信号，将该以太网信号处理后分离成直流电信号(48V)和通信信号，其中，直流电信号被传递至电源转换模块，电源转换模块将直流电信号的电压转换成交换机模块的工作电压(例如3.3V)，并作为交换机模块的供电电源；通信信号在受电模块与交换机模块之间传递，通信信号经交换机模块复制，并通过相应的以太网接口传输至以太网络。

本实施例的中继电路，通过受电模块接收有源以太网的信号，并将该信号分离成通信信号和直流电信号，直流电信号经电压转换后给交换机模块供电，通信信号经交换机模块复制与转发，达到延长通信距离的目的；该中继电路采用POE供电技术，无需外部电源供电，省掉了AC/DC模块，从而节约了安装成本并且易于安装，也降低了维护成本。

基于以上实施例，受电模块包括PD芯片，PD芯片至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚、数据发送负管脚、电源输出管脚和接地管脚；PD芯片的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成受电模块的数据接收端，PD芯片的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成受电模块的数据发送端，PD芯片的电源输出管脚构成受电模块的电源输出端。

例如，如图3所示，PD芯片包括两组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚(TX1+、TX1-、RX1+、 RX1-、TX2+、TX2-、RX2+和RX2-)，以及一组电源输出管脚和接地管脚(POWER和GND)；其中，两组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚可以实现数据的同时双向传递；一组电源输出管脚可以给一个PD芯片的受电设备(电压转换模块)供电。

本实施例中，PD芯片管脚的数量可根据实际的需要选择，在此不做限制。PD芯片可选择TI或LT的PD芯片，例如TI的TPS2375和 TPS2376等，LT的LTC4265和LTC4267等，也可以采用其它可实现类似功能的芯片，在此不做限制。

基于以上实施例，电源转换模块包括DC/DC转换芯片，DC/DC 转换芯片至少包括一组电源输入管脚、电源输出管脚和接地管脚； DC/DC转换芯片的电源输入管脚构成电源转换模块的输入端，DC/DC 转换芯片的电源输出管脚构成电源转换模块的输出端。

例如，如图3所示，DC/DC转换芯片(DC/DC)包括一组电源输入管脚、电源输出管脚和接地管脚(Vin、Vout和GND)；其中，Vin 接收受电模块的直流电信号，Vout将转换后的直流电信号输送给交换机模块。

本实施例中，DC/DC转换芯片管脚的数量可根据实际的需要选择，在此不做限制。DC/DC转换芯片将48V电压转换成其受电设备(交换机模块)的工作电压(例如1.8V、2.5V或3.3V)，可根据实际情况选择，在此不做限制。

基于以上实施例，交换机模块包括交换机芯片，交换机芯片至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚、数据发送负管脚、电源输入管脚和接地管脚；交换机芯片的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成交换机模块的数据接收端，交换机芯片的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成交换机模块的数据发送端，交换机芯片的电源输入管脚构成交换机模块的电源输入端。

例如，如图3所示，交换机芯片包括两组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚(TX1+、TX1-、RX1+、 RX1-、TX2+、TX2-、RX2+和RX2-)，以及一组电源输入管脚和接地管脚(VCC和GND)；其中，两组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚可以实现数据的同时双向传递；一组电源输入管脚可以接收一个供电设备供电。

本实施例中，交换机芯片管脚的数量可根据实际的需要选择，在此不做限制。交换机芯片可选择Marvell的88E6250，也可以采用其它可实现类似功能的芯片，在此不做限制。

基于以上实施例，中继电路还包括网络变压器，网络变压器电连接于第一有源以太网接口与受电模块之间和/或交换机模块与第二有源以太网接口之间。其中，网络变压器至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚，网络变压器的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成网络变压器的数据接收端，网络变压器的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成网络变压器的数据发送端。

例如，如图3所示，在第一有源以太网接口与受电模块之间和/交换机模块与第二有源以太网接口之间各有一个网络变压器，这些网络变压器包括两组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚(TX+、TX-、RX+、RX-、TD+、TD-、RD+和RD-)；两组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚可以实现数据的同时双向传递。

本实施例中，网络变压器的作用是增强信号，增加通信信号的传输距离；使中继电路内部的芯片与外部隔离，起到对中继电路内部的芯片的保护作用，并增加中继电路内部的芯片的抗干扰能力。网络变压器管脚的数量可根据实际的需要选择，在此不做限制。网络变压器可选择选用Pulse的HX1188NL，也可以采用其它可实现类似功能的网络变压器，在此不做限制；中继电路中可以使用一个网络变压器，也可根据实际使用情况的需要使用多个网络变压器，在此不做限制。

基于以上实施例，中继电路还包括TVS阵列，TVS阵列电连接于第一有源以太网接口与受电模块的通信线路之间和/或交换机模块与第二有源以太网接口的通信线路之间。

例如，如图3所示，第一网络接口与第二网络接口均为M12连接器，其1、2、3和4管脚分别为数据接收正管脚、数据发送正管脚、数据接收负管脚和数据发送负管脚(TX+、RX+、TX-和RX-)；在第一有源以太网接口与受电模块的通信线路之间和交换机模块与第二有源以太网接口的通信线路之间各有一个TVS阵列，在通信线路之间起到EMC防护的作用。

本实施例中，TVS阵列可选用PROTEK的PLR0504F，也可以采用其它可实现类似功能的器件，在此不做限制；中继电路中可以使用一个TVS阵列，也可根据实际使用情况的需要使用多个TVS阵列，在此不做限制。

作为本实用新型的又一个实施例，提供一种基于有源以太网的中继器，该中继器包括上述任一中继电路。

具体的，本实施例的中继器包括上述基于有源以太网的中继电路。

本实施例中的中继器可用于解决地铁控制设备头尾传输信号通信距离受限的问题，且该中继器可以进行多级联级，进一步延长通信距离，满足车载通信的需求。

本实施例的中继器，通过受电模块接收有源以太网的信号，并将该信号分离成通信信号和直流电信号，直流电信号经电压转换后给交换机模块供电，通信信号经交换机模块复制与转发，达到延长通信距离的目的；该中继器采用POE供电技术，无需外部电源供电，省掉了 AC/DC模块，从而节约了安装成本并且易于安装，也降低了维护成本。

最后说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于有源以太网的中继电路，其特征在于，包括：受电模块、电源转换模块和交换机模块；第一有源以太网接口与所述受电模块电连接，以传输通信信号和直流电信号；所述受电模块与所述交换机模块电连接，以传输通信信号；所述受电模块的电源输出端与所述电源转换模块的输入端电连接，以传输直流电信号；所述电源转换模块的输出端与所述交换机模块的电源输入端电连接，以传输直流电信号；所述交换机模块与第二有源以太网接口电连接，以传输通信信号。

2.根据权利要求1所述的中继电路，其特征在于，所述受电模块包括PD芯片，所述PD芯片至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚、数据发送负管脚、电源输出管脚和接地管脚；所述PD芯片的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成所述受电模块的数据接收端，所述PD芯片的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成所述受电模块的数据发送端，所述PD芯片的电源输出管脚构成所述受电模块的电源输出端。

3.根据权利要求1所述的中继电路，其特征在于，所述电源转换模块包括DC/DC转换芯片，所述DC/DC转换芯片至少包括一组电源输入管脚、电源输出管脚和接地管脚；所述DC/DC转换芯片的电源输入管脚构成所述电源转换模块的输入端，所述DC/DC转换芯片的电源输出管脚构成所述电源转换模块的输出端。

4.根据权利要求1所述的中继电路，其特征在于，所述交换机模块包括交换机芯片，所述交换机芯片至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚、数据发送负管脚、电源输入管脚和接地管脚；所述交换机芯片的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成所述交换机模块的数据接收端，所述交换机芯片的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成所述交换机模块的数据发送端，所述交换机芯片的电源输入管脚构成所述交换机模块的电源输入端。

5.根据权利要求1所述的中继电路，其特征在于，所述中继电路还包括网络变压器，所述网络变压器电连接于所述第一有源以太网接口与所述受电模块之间和/或所述交换机模块与所述第二有源以太网接口之间。

6.根据权利要求5所述的中继电路，其特征在于，所述网络变压器至少包括一组数据接收正管脚、数据接收负管脚、数据发送正管脚和数据发送负管脚，所述网络变压器的数据接收正管脚和数据接收负管脚构成所述网络变压器的数据接收端，所述网络变压器的数据发送正管脚和数据发送负管脚构成所述网络变压器的数据发送端。

7.根据权利要求1所述的中继电路，其特征在于，所述中继电路还包括TVS阵列，所述TVS阵列电连接于所述第一有源以太网接口与所述受电模块的通信线路之间和/或所述交换机模块与所述第二有源以太网接口的通信线路之间。

8.一种基于有源以太网的中继器，其特征在于，所述中继器包括如权利要求1-7任一项所述的中继电路。