CN217135506U - 一种信号安全传输控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号安全传输控制装置，涉及信号传输领域，包括信号输入模块，用于对输入的信号进行隔离采集；信号处理模块，用于无接地隔离传输；电压频率转换模块，用于压频率转换；信号调制模块，用于信号调制；光驱动模块，用于将频率信号转换为光信号；信号加密模块，用于通过四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理；信号传输模块，用于通过光纤传输光信号；信号接收模块，用于接收信号并处理。本实用新型信号安全传输控制装置通过信号处理模块对输入的信号进行二次隔离无接地传输，避免信号输入时接地端对后续电路的影响，通过压‑频‑光依次转换，并通过四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理，提高信号安全性。

Description

一种信号安全传输控制装置

技术领域

本实用新型涉及信号传输领域，具体是一种信号安全传输控制装置。

背景技术

在实际生产控制、遥测和存储过程中，传感器输出的电信号通常是低频率的、微弱的，并且一般远离信号接收处理设备，在传输过程中会进一步减弱，尤其在一些高压、电磁耦合等环境下，信号会受到极大的干扰，此外，在实际应用中，现有大多信息都通过通信的方式直接由天线进行传输，采集的信号容易受到人为的拦截，导致信息传输安全性降低，造成信息被窃取，信号的安全性能较差，因此有待改进。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种信号安全传输控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

依据本实用新型实施例中，提供一种信号安全传输控制装置，该信号安全传输控制装置包括：信号输入模块，信号处理模块，电压频率转换模块，信号调制模块，光驱动模块，信号加密模块，信号传输模块，信号接收模块；

所述信号输入模块，用于对输入的信号进行隔离采集并输出；

所述信号处理模块，与所述信号输入模块连接，用于对所述信号输入模块输出的信号进行无接地隔离光电转换并输出电压信号；

所述电压频率转换模块，与所述信号处理模块连接，用于将所述信号处理模块输出的电压信号转变为频率信号；

所述信号调制模块，与所述电压频率转换模块连接，用于对所述电压频率转换模块输出的频率信号进行调制；

所述光驱动模块，与所述信号调制模块连接，用于接收调制后的频率信号并通过光驱动电路将频率信号转换为光信号；

所述信号加密模块，与所述光驱动模块连接，用于接收所述光驱动模块输出的光信号，用于通过四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理并输出密文；

所述信号传输模块，与所述信号加密模块连接，用于接收所述密文并通过光纤进行传输；

所述信号接收模块，与所述信号传输模块连接，用于对所述信号传输模块传输的密文进行解密、滤波、解调和频率转电压处理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型信号安全传输控制装置通过信号处理模块对输入的信号进行二次隔离无接地传输，可避免信号输入模块在采集信号时接地端对后续电路的影响，提高对信号的采集精度，并且将采集信号进行电压-频率转换，再以光信号的形式进行传输，光信号具有通信容量大、传输损耗低、抗电磁干扰能力强的特点，并且为了加强对信号的安全传输，通过四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理，提高信号传输的准确性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型实例提供的一种信号安全传输控制装置的原理方框示意图。

图2为本实用新型实例提供的一种信号安全传输控制装置的电路图。

图3为本实用新型实例提供的信号加密模块的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，请参阅图1，一种信号安全传输控制装置包括：信号输入模块1，信号处理模块2，电压频率转换模块3，信号调制模块4，光驱动模块5，信号加密模块6，信号传输模块7，信号接收模块8；

具体地，所述信号输入模块1，用于对输入的信号进行隔离采集并输出；

信号处理模块2，与所述信号输入模块1连接，用于对所述信号输入模块1输出的信号进行无接地隔离光电转换并输出电压信号；

电压频率转换模块3，与所述信号处理模块2连接，用于将所述信号处理模块2输出的电压信号转变为频率信号；

信号调制模块4，与所述电压频率转换模块3连接，用于对所述电压频率转换模块3输出的频率信号进行调制；

光驱动模块5，与所述信号调制模块4连接，用于接收调制后的频率信号并通过光驱动电路将频率信号转换为光信号；

信号加密模块6，与所述光驱动模块5连接，用于接收所述光驱动模块5输出的光信号，用于通过四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理并输出密文；

信号传输模块7，与所述信号加密模块6连接，用于接收所述密文并通过光纤进行传输；

信号接收模块8，与所述信号传输模块7连接，用于对所述信号传输模块7传输的密文进行解密、滤波、解调和频率转电压处理。

在具体实施例中，上述信号输入模块1和信号处理模块2均可采用信号隔离电路进行信号传输处理，其中信号输入模块1为信号接收端可接地传输，信号处理模块2采用无接地隔离传输；上述电压频率转换模块3可采用电压转换频率电路；上述信号调制模块4可采用信号调制电路，将输入的频率信号调制为高频信号以便传输，在此不做赘述；上述光驱动模块5可采用光驱动器U3驱动激光装置的工作；上述信号加密模块6可采用半导体光放大电路701配合四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理；上述信号传输模块7采用光纤；上述信号接收模块8对传输的密文进行解密、滤波、解调和频率转电压处理以便得到原始的输入信号，在此不做赘述。

在本实施例中，请参阅图2和图3，所述信号输入模块1包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压管VD1、第一光耦J1、第三电阻R3和信号输入端；

具体地，所述信号输入端的第一输出端通过第一电阻R1连接第一稳压管VD1的阴极和第一光耦J1的第一端，信号输入端的第二输出端通过第二电阻R2连接第一稳压管VD1的阳极和第一光耦J1的第二端，第一光耦J1的第三端连接第三电阻R3的第一端，第一光耦J1的第四端接地。

进一步地，所述信号处理模块2包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电源VCC1、第二稳压管VD2、第一电容C1、第二光耦J2、第三电源VCC3、第七电阻R7和第三电容C3；

具体地，所述第四电阻R4的一端连接所述第三电阻R3的第二端，第四电阻R4的另一端连接第二稳压管VD2的阳极、第一电容C1的一端和第二光耦J2的第二端，第二光耦J2的第一端连接第一电容C1的另一端、第二稳压管VD2的阴极并依次通过第六电阻R6和第五电阻R5连接第一电源VCC1，第二光耦J2的第三端连接第三电源VCC3，第二光耦J2的第四端通过第七电阻R7连接第三电容C3的第一端，第三电容C3的第二端接地。

进一步地，所述电压频率转换模块3包括转换器U1、第四电源VCC4、第五电源VCC5、第九电阻R9、第八电阻R8、第二电容C2、第一电位器RP1、第二电源VCC2、第八电源VCC8、第十一电阻R11、可变电阻RS、第十电阻R10、第十二电阻R12、第四电容C4；

具体地，所述转换器U1的第七端连接所述第三电容C3的第一端，转换器U1的第一端和第六端均连接第九电阻R9的一端和第二电容C2的一端，第九电阻R9的另一端、第二电容C2的另一端和第八电阻R8的一端均接地，第八电阻R8的另一端连接第一电位器RP1的滑片端，第二电源VCC2通过第一电位器RP1连接第八电源VCC8，转换器U1的第八端连接第四电源VCC4并通过第十电阻R10连接第四电容C4的一端和转换器U1的第六端，第四电容C4的另一端接地，转换器U1的第二端依次用过第十一电阻R11和可变电阻RS连接地端，转换器U1的第三端通过第十二电阻R12连接第五电源VCC5，转换器U1的第四端接地。

进一步地，所述信号调制模块4包括调制芯片U3、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16和第六电源VCC6；

具体地，所述调制芯片U3的输入端连接所述转换器U1的第三端，调制芯片U3的第一输出端连接第十三电阻R13的一端和第十五电阻R15的一端，调制芯片U3的第二输出端连接第十四电阻R14的一端并通过第十六电阻R16连接第十五电阻R15的另一端和地端，第十三电阻R13的另一端和第十四电阻R14的另一端均连接第六电源VCC6。

进一步地，所述光驱动模块5包括驱动器U3、第七电源VCC7、第十七电阻R17、第十八电阻R18、激光器G1、第十九电阻R19、第六电容C6、第一电感L1、第二十电阻R20、第七电容C7、第五电容C5、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22；

具体地，所述驱动器U3的第一端和第二端分别连接所述调制芯片U3的第一输出端和第二输出端，驱动器U3的第三端、第四端和第五端分别通过第二十一电阻R21、第二十二电阻R22和第二十三电阻连接地端，驱动器U3的第六端通过第五电容C5接地，驱动器U3的第十一端接地，驱动器U3的第十端连接第七电源VCC7、第十七电阻R17的一端、第十八电阻R18的一端，激光器G1的第一端和激光器G1的第三端，驱动器U3的第九端连接第十七电阻R17的另一端、第十八电阻R18的另一端并通过第六电容C6连接第九电阻R9的一端和第二十电阻R20的一端，驱动器U3的第八端通过第一电感L1连接第十九电阻R19的另一端和激光器G1的第二端，激光器G1的第四端连接驱动器U3的第七端并通过第七电容C7接地。

在具体实施例中，上述第一光耦J1和第二光耦J2均可选用HCPL2631光电耦合器；上述转换器U1可选用LM331将输入的电压信号转换为频率信号，并且在信号接收模块8时，可将输入的频率信号转换为电压信号；上述驱动器U3可选用MAX3296芯片。

进一步地，所述信号传输模块7包括光信号、密钥、半导体光放大电路701、滤波电路702和光纤；

具体地，所述半导体光放大电路701，用于通过四波混频效应和密钥对输入的光信号进行加密处理；

所述光信号和密钥输入半导体光放大电路701，半导体光放大电路701的输出端连接滤波电流的输入端，滤波电路702的输出端连接光纤。

在具体实施例中，上述半导体光放大电路701利用其电路的四波混频效应实现八相移相键控调制格式光信号的加密和解密。

本实用新型一种信号安全传输控制装置，通过信号输入模块1中的信号输入端接收所需传输的信号信息，并由第一光耦J1进行隔离传输，接着通过信号处理模块2中的第二光耦J2进行隔离无敌接收并传输，避免信号输入模块1接地端对后续电路的影响，输出的信号由第二光耦J2进行光电转换并输出电压信号，电压信号经过电压频率转换模块3中的转换器U1转换为频率信号并输出，信号调制模块4将输入的频率信号调制为高频信号并传输给光驱动模块5，通过其中的驱动器U3控制激光器G1的工作，实频率信号转换为光信号，并利用信号加密模块6中的半导体光放大电路701配合其四波混频效应和密钥对输入的光信号进行加密处理，输出密文并通过信号传输模块7中的光纤进行远程传输，最终由信号接收模块8进行解密、滤波、解调和频率转电压处理以便得到原始的输入信号，该信号安全传输控制装置，通过信号处理模块2对输入的信号进行二次隔离无接地传输，可避免信号输入模块1在采集信号时接地端对后续电路的影响，提高对信号的采集精度，并且将采集信号进行电压-频率转换，再以光信号的形式进行传输，光信号具有通信容量大、传输损耗低、抗电磁干扰能力强的特点，并且为了加强对信号的安全传输，通过四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理，提高信号传输的准确性和安全性。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内。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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种信号安全传输控制装置，其特征在于，

该信号安全传输控制装置包括：信号输入模块，信号处理模块，电压频率转换模块，信号调制模块，光驱动模块，信号加密模块，信号传输模块，信号接收模块；

所述信号输入模块，用于对输入的信号进行隔离采集并输出；

所述信号处理模块，与所述信号输入模块连接，用于对所述信号输入模块输出的信号进行无接地隔离光电转换并输出电压信号；

所述电压频率转换模块，与所述信号处理模块连接，用于将所述信号处理模块输出的电压信号转变为频率信号；

所述信号调制模块，与所述电压频率转换模块连接，用于对所述电压频率转换模块输出的频率信号进行调制；

所述光驱动模块，与所述信号调制模块连接，用于接收调制后的频率信号并通过光驱动电路将频率信号转换为光信号；

所述信号加密模块，与所述光驱动模块连接，用于接收所述光驱动模块输出的光信号，用于通过四波混频效应和预设密钥对光信号进行加密处理并输出密文；

所述信号传输模块，与所述信号加密模块连接，用于接收所述密文并通过光纤进行传输；

所述信号接收模块，与所述信号传输模块连接，用于对所述信号传输模块传输的密文进行解密、滤波、解调和频率转电压处理。

2.根据权利要求1所述的一种信号安全传输控制装置，其特征在于，所述信号输入模块包括第一电阻、第二电阻、第一稳压管、第一光耦、第三电阻和信号输入端；

所述信号输入端的第一输出端通过第一电阻连接第一稳压管的阴极和第一光耦的第一端，信号输入端的第二输出端通过第二电阻连接第一稳压管的阳极和第一光耦的第二端，第一光耦的第三端连接第三电阻的第一端，第一光耦的第四端接地。

3.根据权利要求2所述的一种信号安全传输控制装置，其特征在于，所述信号处理模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电源、第二稳压管、第一电容、第二光耦、第三电源、第七电阻和第三电容；

所述第四电阻的一端连接所述第三电阻的第二端，第四电阻的另一端连接第二稳压管的阳极、第一电容的一端和第二光耦的第二端，第二光耦的第一端连接第一电容的另一端、第二稳压管的阴极并依次通过第六电阻和第五电阻连接第一电源，第二光耦的第三端连接第三电源，第二光耦的第四端通过第七电阻连接第三电容的第一端，第三电容的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的一种信号安全传输控制装置，其特征在于，所述电压频率转换模块包括转换器、第四电源、第五电源、第九电阻、第八电阻、第二电容、第一电位器、第二电源、第八电源、第十一电阻、可变电阻、第十电阻、第十二电阻、第四电容；

所述转换器的第七端连接所述第三电容的第一端，转换器的第一端和第六端均连接第九电阻的一端和第二电容的一端，第九电阻的另一端、第二电容的另一端和第八电阻的一端均接地，第八电阻的另一端连接第一电位器的滑片端，第二电源通过第一电位器连接第八电源，转换器的第八端连接第四电源并通过第十电阻连接第四电容的一端和转换器的第六端，第四电容的另一端接地，转换器的第二端依次用过第十一电阻和可变电阻连接地端，转换器的第三端通过第十二电阻连接第五电源，转换器的第四端接地。

5.根据权利要求4所述的一种信号安全传输控制装置，其特征在于，所述信号调制模块包括调制芯片、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻和第六电源；

所述调制芯片的输入端连接所述转换器的第三端，调制芯片的第一输出端连接第十三电阻的一端和第十五电阻的一端，调制芯片的第二输出端连接第十四电阻的一端并通过第十六电阻连接第十五电阻的另一端和地端，第十三电阻的另一端和第十四电阻的另一端均连接第六电源。

6.根据权利要求5所述的一种信号安全传输控制装置，其特征在于，所述光驱动模块包括驱动器、第七电源、第十七电阻、第十八电阻、激光器、第十九电阻、第六电容、第一电感、第二十电阻、第七电容、第五电容、第二十一电阻、第二十二电阻；

所述驱动器的第一端和第二端分别连接所述调制芯片的第一输出端和第二输出端，驱动器的第三端、第四端和第五端分别通过第二十一电阻、第二十二电阻和第二十三电阻连接地端，驱动器的第六端通过第五电容接地，驱动器的第十一端接地，驱动器的第十端连接第七电源、第十七电阻的一端、第十八电阻的一端，激光器的第一端和激光器的第三端，驱动器的第九端连接第十七电阻的另一端、第十八电阻的另一端并通过第六电容连接第九电阻的一端和第二十电阻的一端，驱动器的第八端通过第一电感连接第十九电阻的另一端和激光器的第二端，激光器的第四端连接驱动器的第七端并通过第七电容接地。

7.根据权利要求1所述的一种信号安全传输控制装置，其特征在于，所述信号传输模块包括光信号、密钥、半导体光放大电路、滤波电路和光纤；

所述半导体光放大电路，用于通过四波混频效应和密钥对输入的光信号进行加密处理；

所述光信号和密钥输入半导体光放大电路，半导体光放大电路的输出端连接滤波电流的输入端，滤波电路的输出端连接光纤。

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