CN2572675Y - 具有抗回波反射功能的电信号中继器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种具有抗回波反射功能的电信号中继器，包括：两电缆接口、一个冗余的电源接口、一个波特率跳线接口、输入输出通道选择电路、时钟发生电路、电源转换电路以及LED指示灯接口；其特点是，还包括一信号整形与交换处理模块，该信号整形与交换处理模块通过数据线与输入输出通道选择电路双向连接，其输出信号与输入输出通道选择电路连接，控制输入输出通道选择电路进行输入输出通道的选择；该信号整形与交换处理模块的输入端分别与时钟发生电路和与冗余的电源转换电路相连；该信号整形与交换处理模块的输入端还通过数据线与波特率跳线接口连接，其输出端通过数据线与LED指示灯接口连接。实现了畸变信号的小时滞完全再生中继，使达到中继器自身的抗回波反射功能。
Description
技术领域
本实用新型属于网络通讯技术领域，涉及一种能够小时滞地进行信号波形完全整形并且具有抗回波反射功能的电信号中继器。
背景技术
在目前已有的用于RS485远距离传输的电信号中继器中，纯电气放大驱动性质的中继器，由于不能对畸变波形进行整形，因此为了保证信号的传输质量，网络中所能级联的中继器个数受到限制。另一种采用CPU接收后发送的中继方法，由于采用了软件实现的方法，中继器引入的时延较大，同样限制了网络的拓展范围。同时，在RS485串行通讯过程中，通常会有回波反射的情况发生，严重影响了通讯的正常进行，而目前现有的这类中继器自身并不具有抗回波反射的功能。由于上述原因，运用现有的RS485电信号中继器所能实现的远距离传输范围非常有限，并且不能有效的消除反射回波给通讯系统带来的不稳定因素，影响了系统的可靠性和稳定性，因此，适用性不强。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有电信号中继器的上述缺点，而提供的一种采用复杂可编程逻辑器件通过硬件的方式实现信号的整形和交换处理，从而增强中继器的适应能力和应用范围、并能够小时滞地对畸变信号进行完全地整形再生的具有抗回波反射功能的电信号中继器。
实现本实用新型目的的技术特征是：一种具有抗回波反射功能的电信号中继器，包括：电缆接口之一、电缆接口之二、一个冗余的电源接口、一个波特率跳线接口、输入输出通道选择电路、时钟发生电路、电源转换电路以及LED指示灯接口；所述的电缆接口之一、电缆接口之二分别与输入输出通道选择电路双向连接；电源转换电路的输入端还通过输出线与冗余的电源接口连接，电源转换电路的输出端与输入输出通道选择电路和时钟发生电路连接；其特点是，还包括一信号整形与交换处理模块，该信号整形与交换处理模块通过数据线与输入输出通道选择电路双向连接，其输出信号与输入输出通道选择电路连接，控制输入输出通道选择电路进行输入输出通道的选择；该信号整形与交换处理模块的输入端分别与时钟发生电路和与冗余的电源转换电路相连；该信号整形与交换处理模块的输入端还通过数据线与波特率跳线接口连接，其输出端通过数据线与LED指示灯接口连接。
上述一种具有抗回波反射功能的电信号中继器，其中，所述的输入输出通道选择电路有两个，分别通过数据线与信号整形与交换处理模块双向连接。
上述一种具有抗回波反射功能的电信号中继器，其中，所述的LED指示灯接口连接三个LED指示灯。
由于本实用新型采用了以上的结构，因此具有以下的优点：
1、本实用新型应用复杂可编程逻辑器件作为信号整形与交换模块，完成了信号接收、整形及交换的流水线处理过程，中继延迟小，实现了信号的小时滞中继；
2、本实用新型可以完全再生远距离传输后产生畸变的信号；
3、由于中继器的小延迟和信号的完全再能力，使得采用本实用新型设计的电信号中继器可以更大的拓展网络的范围，单段有效距离延长，可以级联的中继器个数增加；
4、由于本实用新型中继器自身的抗回波反射功能，结合外部匹配电阻，进一步有效的消除了反射回波。同时在匹配电阻未正常匹配的情况下，也能部分消除回波。
附图说明
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是本实用新型中继器实施例的电路方框图。
图2是本实用新型使用中自动延时推挽输出驱动抗回波反射示意图。
具体实施方式
本实用新型具有抗回波反射功能的电信号中继器可在满足以下条件的场合使用，该条件为：传输数据的帧格式为：一个起始位、八位数据位、一个停止位。因为RS485中继器是采用平衡模式进行数据传输的串行通讯标准，它可以抑制共模干扰，在实际的远程串行通讯中应用的最多，故本实用新型以使用在RS485标准场合为例说明。
请参见图1。本实用新型具有抗回波反射功能的电信号中继器包括五个外部接口，即两个RS485电缆接口1、2、一个冗余的电源接口3、一个波特率跳线接口4以及LED指示灯接口9。除此之外，在其内部主要包括的电路模块有：两个输入输出通道选择电路5、信号整形与交换处理模块6、时钟发生电路7及电源转换电路8。
RS485电缆接口1、2分别与RS485输入输出通道选择电路5双向连接；电源转换电路8的输入端还通过输出线与冗余的电源接口3连接，电源转换电路8的输出端与RS485输入输出通道选择电路5和时钟发生电路7连接。
本实施例中的信号整形与交换处理模块6由一片ALTERA公司的MAX7000系列复杂可编程逻辑器件(如EPM7064S)实现，能够自动捕捉通信总线上数据传输方向，将经过远程离传输后转变的波形，按预定设置的波特率进行位整形和修复，同时模块6还向RS485输入输出通道选择电路5提供使能控制信号，以控制RS485电缆总线信号流向，并完成全部的信号整形及RS485输入输出通道选通控制逻辑。
RS485输入输出通道选择电路5在复杂可编程逻辑器件输出的控制信号作用下，对RS485总线进行信号传输方向的选择，以实现总线信号的双向透明传输，RS485输入输出通道选择模块5选用一片DS75176来实现。使得中继器可以畅通双向中继通信总线上的数据。
模块7是时钟发生电路，它选用的晶振频率与所要求的最大波特率有关，一般使得选择的晶振频率等于所要求的最大波特率的16倍，例如要求最大波特率为1.5MBps，则选择晶振频率为24MHz。时钟发生电路7向信号整形与交换模块6提供时钟信号，信号整形与交换模块6再根据外部跳线接口4设置的跳线情况对输入的时钟信号进行分频处理，以得到进行信号中继所需的时钟信号。
模块8是电源转换电路，其与RS485输入输出通道选择电路5、信号整形与交换处理模块6及时钟发生电路7相连，同时向它们提供冗余的5伏直流电源。
本实施例的RS485总线接口1和2采用标准的9针D型插槽与双绞线电缆进行连接。通过波特率跳线设置接口4，可以对通讯的波特率进行设置。另外，中继器还有三个LED指示灯，分别指示系统和两个RS485端口当前的通讯情况，可以对状态监视和故障诊断提供帮助。
本实用新型中继器的一个突出特点就是能够小时滞地对畸变信号进行完全地整形再生。该功能由运用复杂可编程逻辑器件来进行畸变信号的处理，使得中继器能够自动捕捉通信总线上数据传输方向，在对信号进行处理时，并不是按照先接收并存储信号，然后进行整形再生处理，最后转发的过程来进行的，而是针对总线上的串行通讯位流实现接收、处理及转发的流水线处理过程，并且所有的处理都是通过硬件来完成的，因此处理速度快，引入的时延小。
本实用新型中继器还通过信号再生整形方式实现了畸变信号的完全再生：即：中继器对输入信号进行16倍频采样，并取16次采用中的中间3次采样值来判别当前比特位的电平值，如果三个采样值中有两个“1”，或者三个值全为“1”，则认为当前比特位为信号“1”，否则判断为信号“0”。
本实用新型应用RS485传输技术进行串行通讯时，在总线上所有RS485驱动端口都处于接收状态的情况下，由于总线上无强输出驱动，易导致上次传输的波形在总线上反射而被作为波形接收并中继器至另一侧，从而致通信错误。本实用新型可采用“端口输出延时关断”和匹配电阻相结合的方法来抑制和吸收反射波。“端口输出延时关断”是基于这样的事实：RS485传输具有方向性，在某一个特定的时间点，数据传输总是沿某一侧传向中继器的另一侧，使中继器另一侧的设备也接收到相应的数据。在实际应用中某个设备接收到数据后需要应答，总需要命令响应并从接收状态切换为发送状态，这需要一定的时间ΔT0。正是由于存在这个ΔT0时间间隔，所以在中继器向某一传输方向中继完一包数据后，可以不立即复位，而是恒维持“1”若干个(如3个)比特流时间(ΔT)后再复位，条件是必须满足ΔT0≥ΔT。
请参阅图2。这是本实用新型使用中自动延时推挽输出驱动抗回波反射示意图。图中，输入信号是中继器一个端口达到的数据，输出信号是经中继器处理后从另一端口转发出去的信号。从图中可以看出，中继器对两个端口中那个端口有数据到达的判断利用了串行帧格式的起始位，一旦探测到其中一个端口有数据到达，取得同步后，则开始进行位流的流水线处理过程，对数据帧的每一位采样16次，取中间三次来判断该位的电平值。
应用本实用新型既不会丢失总线上的数据帧，又能够抑制反射波引起的干扰。通过实验验证：当波特率达到750Bps的情况下，通信单段有效距离可从200米延长至600米。
本实用新型结构简单，功能强，既可以使用在RS485远程中继，也可以使用在RS232/RS485中继和RS422的远程中继。
Claims (3)
1、一种具有抗回波反射功能的电信号中继器，包括：电缆接口之一(1)、电缆接口之二(2)、一个冗余的电源接口(3)、一个波特率跳线接口(4)、RS485输入输出通道选择电路(5)、时钟发生电路(7)、电源转换电路(8)以及LED指示灯接口(9)；所述的电缆接口之一、电缆接口之二分别与输入输出通道选择电路(5)双向连接；电源转换电路(8)的输入端还通过输出线与冗余的电源接口(3)连接，电源转换电路(8)的输出端与输入输出通道选择电路(5)和时钟发生电路(7)连接；其特征在于，还包括一信号整形与交换处理模块(6)，该信号整形与交换处理模块(6)通过数据线与输入输出通道选择电路(5)双向连接，其输出信号与输入输出通道选择电路(5)连接，控制输入输出通道选择电路(5)进行输入输出通道的选择；该信号整形与交换处理模块(6)的输入端分别与时钟发生电路(7)和与冗余的电源转换电路(8)相连；该信号整形与交换处理模块(6)的输入端还通过数据线与波特率跳线接口(4)连接，其输出端通过数据线与LED指示灯接口(9连接。
2、根据权利要求1所述的一种具有抗回波反射功能的电信号中继器，其特征在于，所述的输入输出通道选择电路(5)有两个，分别通过数据线与信号整形与交换处理模块(6)双向连接。
3、根据权利要求1所述的一种具有抗回波反射功能的电信号中继器，其特征在于，所述的LED指示灯接口(9)连接三个LED指示灯。
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| CN101640963A (zh) * | 2008-07-28 | 2010-02-03 | 北京中庆微数字设备开发有限公司 | 一种具有冗余容错功能的染色灯单元 |
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2002
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| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ZHEJIANG ZHONGKONG TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ZHEDA CENTRLA CONTROL TECHNOLOGY CO LTD, ZHEJIANG Effective date: 20040625 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20040625 Address after: Hangzhou City, Zhejiang province 310012 No. 252 Wensanlu Road Weixing building 22 Patentee after: Zhongkong Technology Co., Ltd., Zhejiang Address before: Hangzhou City, Zhejiang province 310012 No. 252 Wensanlu Road Weixing building 22 Patentee before: Zheda Central Control Technology Co., Ltd., Zheijang |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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