信号传输装置和设备的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子领域，尤其涉及一种信号传输装置和设备。


背景技术：

2.现常用的电子检测设备、仪器中会存在大量的传感设备，用于检测外界信号，现阶段的产品追求设备的多功能化以及体积的轻便化。但当大量的传感器信号共同存在于同一设备时，会出现信号串扰的现象。线间的串扰大多发生在pcb(printed circuit board，印制电路板)上的平行导线之间，串扰的强弱与相邻两个导线间的分布电容、互感和电路本身的阻抗有关，严重的会使设备遭受干扰，从而导致产品设备性能降级或不能正常工作。
3.目前，为避免多种信号之间发生串扰，主要在pcb布局走线中，对受干扰信号进行减少耦合长度、增加线间距、减小走线到平面层的距离和净化干扰源等措施进行处理。综合考虑下，设计中常采用增大线间距的方法来抑制串扰噪声。但由于设备传感器接口为紧密排布，且考虑设备的小体积因素，采用增加线间距的方式抑制串扰并不理想。另外，增加线间距布局需要资深设计师凭经验设计，没有固定的形式，且抑制信号串扰的效果不可控。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的一个技术问题是，提出一种信号传输装置、和设备，能够抑制信号串扰。
5.根据本实用新型一方面，提出一种信号传输装置，包括：与多个信号通道一一对应的多个信号调制电路；与多个信号调制电路一一对应的多个信号解调电路，其中，一个信号解调电路与一个信号调制电路电连接，多个信号调制电路中的每个信号调制电路对相应信号通道内的具有第一频率的第一信号进行调制，得到具有第二频率的第二信号，多个信号解调电路中的每个信号解调电路对相应的第二信号进行解调，得到具有第一频率的第三信号。
6.在一些实施例中，连续采样电路，分别与每个信号调制电路和每个信号解调电路电连接；以及平均采样电路，分别与每个信号调制电路和每个信号解调电路电连接，其中，在第三信号的数据变化率大于变化率阈值的情况下，由连续采样电路对第三信号进行连续采样，在第三信号的数据变化率小于或等于变化率阈值的情况下，由平均采样电路对第三信号进行平均采样。
7.在一些实施例中，每个信号调制电路包括：振荡电路；以及放大电路，与振荡电路电连接。
8.在一些实施例中，振荡电路包括：第一可变电容器；第二电容器，第二电容器的第一端与第一可变电容器的第一端连接；以及第一电感器，第一电感器的第一端与第一可变电容器的第二端连接，并作为信号调制电路的第一输出端，第一电感器的第二端与第二电容器的第二端连接，并作为信号调制电路的第二输出端。
9.在一些实施例中，数据缓冲器，分别与连续采样电路和平均采样电路电连接；以及
数据比较电路，与数据缓冲器电连接。
10.在一些实施例中，放大电路包括：第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器、第四电阻器、三极管、第三电容器和第四电容器，其中，第一电阻器的第一端与第二电阻器的第一端连接；第一电阻器的第二端与第四电阻器的第一端连接，并连接电源端；第四电阻器的第二端与三极管的第一端连接；三极管的控制端分别与第一电阻器的第一端和第二电阻器的第一端连接；三极管的第二端与第三电阻器的第一端连接，并分别与第二电容器的第一端和第一可变电容器的第一端连接；第三电阻器的第二端与第二电阻器的第二端连接，并接地；第三电容器的第一端分别与第一电阻器的第一端和第二电阻器的第一端连接；第三电容器的第二端与第二电阻器的第二端连接；第四电容器的第一端与第四电阻器的第二端连接；第四电容器的第二端与第二电容器的第二端连接。
11.在一些实施例中，第三电容器和第四电容器为耦合电容器。
12.在一些实施例中，每个信号解调电路包括：谐振回路电路，与对应的信号调制电路电连接；以及包络检波电路，与谐振回路电路电连接。
13.在一些实施例中，谐振回路电路包括：变压器的副边，其中，变压器的原边与信号调制电路的输出端连接；以及第五电容器，与变压器的副边并联。
14.在一些实施例中，包络检波电路包括：单相导通器件；第五电阻器，通过单相导通器件与第五电容器并联；以及第六电容器，与第五电阻器并联。
15.根据本实用新型的另一方面，还提出一种设备，包括：上述的信号传输装置。
16.本实用新型的实施例中，考虑到传感信号在传输过程中，易受到频率方面的影响导致产生串扰，采用先调制再解调的方式对信号进行处理。调制采用调频的方式，解调采用鉴频的方式，对信号进行调频后，使得信号载波的频率发生改变，各路信号在频率变化后，会抑制信号之间的串扰发生，解决了因信号串扰导致产品设备性能降级或不能正常工作的问题。
17.通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
18.构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
19.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本实用新型，其中：
20.图1为本实用新型的信号传输装置的一些实施例的结构示意图；
21.图2为本实用新型的信号传输装置的另一些实施例的结构示意图；
22.图3为本实用新型的信号调制电路的一些实施例的结构示意图；
23.图4为本实用新型的调制、解调波形示意图；
24.图5为本实用新型的信号解调电路的一些实施例的结构示意图；以及
25.图6为本实用新型的信号传输装置的另一些实施例的结构示意图。
具体实施方式
26.现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另
外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
27.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
28.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
29.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
30.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
33.当系统涉及到多个模拟传感器信号的时候，需对多种传感器信号进行处理，对处理后的信号进行采样，并将采样得到的信号进行内部处理。
34.图1为本实用新型的信号传输装置的一些实施例的结构示意图。该信号传输装置包括与多个信号通道一一对应的多个信号调制电路110和与多个信号调制电路一一对应的多个信号解调电路120。一个信号解调电路120与对应的一个信号调制电路110电连接，一个传感器对应一个信号通道，其中，多个指两个或两个以上。
35.多个信号调制电路中的每个信号调制电路110被配置为对相应信号通道内的具有第一频率的第一信号进行调制，得到具有第二频率的第二信号。多个信号解调电路中的每个信号解调电路120被配置为对相应的第二信号进行解调，得到具有第一频率的第三信号。
36.在上述实施例中，考虑到传感信号在传输过程中，易受到频率方面的影响导致产生串扰，采用先调制再解调的方式对信号进行处理。调制采用调频的方式，解调采用鉴频的方式，对信号进行调频后，使得信号载波的频率发生改变，各路信号在频率变化后，会抑制信号之间的串扰发生，解决了因信号串扰导致产品设备性能降级或不能正常工作的问题。
37.在得到多个第三信号后，需要对多个第三信号进行采样。
38.图2为本实用新型的信号传输装置的另一些实施例的结构示意图，该装置还包括连续采样电路210和平均采样电路220。
39.连续采样电路210被配置为在第三信号的数据变化率大于变化率阈值的情况下，对第三信号进行连续采样。平均采样电路220被配置为在第三信号的数据变化率小于或等于变化率阈值的情况下，对第三信号进行平均采样。连续采样电路210和平均采样电路220分别与信号解调电路120电连接。
40.采样电路的具体结果本实用新型并不做限定。
41.在一些实施例中，连续采样电路210还被配置为在第三信号存在多次数据变化率大于变化率阈值的情况下，对第三信号进行连续采样。平均采样电路220被配置为在第三信号存在多次数据变化率小于或等于变化率阈值的情况下，对第三信号进行平均采样。
42.在上述实施例中，信号的数据变换率大于阈值，说明当前环境不稳定，存在信号突
变，此时应该进行实时采样。信号的数据变换率小于或等于阈值，说明当前环境稳定，此时采用平均采样能够保证数据的准确性。该实施例实现了多传感器信号的稳定通讯，提高了信号采样的准确性与实时性。
43.图3为本实用新型的信号调制电路的一些实施例的结构示意图。该信号调制电路包括振荡电路310和放电电路320。振荡电路310被配置为对第一信号进行调制，放大电路320被配置为向振荡电路提供能量。
44.在一些实施例中，振荡电路310包括第一可变电容器c1、第二电容c2和第一电感器l。
45.第一可变电容器c1为信号调制器件，被配置为检测第一信号，该第一可变电容器c1为电容传感器件。第二电容器c2的第一端与第一可变电容器c1的第一端连接。第一电感器l的第一端与第一可变电容器c1的第二端连接，并作为信号调制电路的第一输出端，第一电感器l的第二端与第二电容器c2的第二端连接，并作为信号调制电路的第二输出端。
46.由第一可变电容器c1、第二电容器c2和第一电感器l构成振荡电路，输出振荡频率为的输出波形。通过改变第一可变电容器c1的电容大小改变信号的振荡频率f。
47.在一些实施例中，放大电路320包括第一电阻器r1、第二电阻器r2、第三电阻器r3、第四电阻器r4、三极管q、第三电容器c3和第四电容器c4。第一电阻器r1的第一端与第二电阻器r2的第一端连接；第一电阻器r1的第二端与第四电阻器r4的第一端连接，并连接电源端；第四电阻器r4的第二端与三极管q的第一端连接；三极管q的控制端分别与第一电阻器r1的第一端和第二电阻器r2的第一端连接；三极管q的第二端与第三电阻器r3的第一端连接，并分别与第二电容器c2的第一端和第一可变电容器c1的第一端连接；第三电阻器r3的第二端与第二电阻器r2的第二端连接，并接地；第三电容器c3的第一端分别与第一电阻器r1的第一端和第二电阻器r2的第一端连接；第三电容器c3的第二端与第二电阻器r2的第二端连接；第四电容器c4的第一端与第四电阻器r4的第二端连接；第四电容器c4的第二端与第二电容器c2的第二端连接。
48.第三电容器c3和第四电容器c4为耦合电容器；三极管q为npn三极管，三极管q的第一端为集电极、第二端为发射极、控制端为基极；第一电阻器r1和第二电阻器r2为三极管q提供稳定的基极电压；第四电容器c4为第二电容器c2提供在振荡中所损耗的能量，第四电阻器r4与第三电阻器r3对三极管q的集电极、发射极进行限流。
49.该信号调制电路的电流顺时针流向时，经第一电阻器l流出的电流分流，一路流向第一可变电容器c1，一路经第三电容器c3流向三极管q，此时，三极管q导通，该电流放大为(1+β)倍，为第二电容器c2充电，此能量是由第四电容器c4提供的。当电流逆时针流向时，流经第二电容器c2的电流分流，一路流向第一可变电容器c1，一路流向第三电阻器r3，因有电流流向第三电阻器r3导致三极管q发射极电位升高，三极管q导通能力下降，三极管q集电极电位上升给第四电容器c4进行充电。信号调制电路输出的振荡波形us如图4所示。
50.上述实施例中，根据敏感元器件的容值变化特性，改变lc振荡频率实现信号调频，使传感器信号频率差异化，能够降低产品设备因信号串扰导致性能降级的概率，解决pcb增
加布线间距以及层数的问题。
51.图5为本实用新型的信号解调电路的一些实施例的结构示意图。该信号解调电路包括谐振回路电路510和包络检波电路520。谐振回路电路510被配置为利用谐振频率的变化控制第二信号电压幅值的变化。包络检波电路520被配置为将第二信号的频率恢复为第一频率，并提取第二信号的电压幅值。
52.谐振回路电路510包括变压器t的副边和第五电容器c5，变压器t的原边与信号调制电路的输出端连接，第五电容器c5与变压器t的副边并联，第五电容器c5可为可变电容器，能够更改谐振频率。包络检波电路520包括单相导通器件vd、第五电阻器rl和第六电容器c6，单相导通器件vd例如为二极管。第五电阻器rl通过单相导通器件vd与第五电容器c5并联，第六电容器c6与第五电阻器rl并联，第六电容器c6的两端作为信号解调电路的输出端。
53.在第二信号的频率接近谐振回路电路510的谐振频率时，第五电容器c两端电压较高，当第二信号的频率远离谐振回路电路510的频率时，第五电容器c5两端电压较低。利用调频信号频率的变化控制电压幅值的变化。
54.第五电容器c5输出的电压经过二极管vd实现包络检波，经过第六电容器c6滤出高频载波信号。第六电容器c6输出的波形uo如图4所示。
55.本实用新型的另一些实施例中，传感器信号经过信号调制解调后，通过采样电路进行采样。本实用新型根据传感器环境的变化、传感信号是否稳定以及考虑信号的准确性，在信号采样中采用连续采样与平均采样两种模式。如图6所示，该信号传输装置还包括数据缓冲器610和数据比较电路620。
56.数据缓冲器610分别与连续采样电路210和平均采样电路220电连接，数据比较电路与数据缓冲器610电连接，并与连续采样电路210和平均采样电路220电连接。
57.数据缓冲器610被配置为对经过连续采样电路210和平均采样电路220进行采样后的信号进行数据存储。数据比较电路620被配置为判断数据缓冲器610中的数据的变化率是否大于变化率阈值。数据比较电路620例如为比较器。
58.在一些实施例中，数据比较电路620还被配置为判断数据缓冲器中的数据是否存在多次连续数据变化率大于变化率阈值，使得判断结果更加准确。
59.在一些实施例中，当系统开始运行时采用连续采样模式，数据经数据缓冲器610储存，数据缓冲器610可储存数据量为n，其中，n为自然数。当存在c1次连续数据变化率时，利用平均采样电路220进行平均采样，可设定为每k个数据求取一次平均值。其中，dn为第n个数据，b％为变化率阈值，k为自然数。在平均采样过程中，当数据缓冲器610所储存的数据中，存在c2次连续数据变化率时，利用连续采样电路进行连续采样。
60.在上述实施例中，若存在多次连续数据变化率大于变化率阈值，则说明传感器所在的环境存在突变，传感器采集的信号不稳定，此时需要连续采样，实时处理传感信号所采集的数据。若存在多次连续数据变化率小于或等于变化率阈值，则说明传感器在稳定的环境中，通过求取采集数据的平均值来保证数据的准确性。
61.至此，已经详细描述了本实用新型。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里实用新型的技术方案。
62.虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。