增强型模拟信号的传输方法及电路.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102957414 A (43)申请公布日 2013.03.06 C N 1 0 2 9 5 7 4 1 4 A *CN102957414A* (21)申请号 201210470030.X (22)申请日 2012.11.19 H03K 19/00(2006.01) H03G 3/20(2006.01) (71)申请人中国航空工业集团公司第六三一研 究所 地址 710068 陕西省西安市太白北路156号 (72)发明人李文军 韩嫚莉 杨军祥 高杨 (74)专利代理机构西安智邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人张倩 (54) 发明名称 增强型模拟信号的传输方法及

2、电路 (57) 摘要 本发明涉及一种增强模拟信号的电路及方 法，包括以下步骤：1】对单端信号进行差分转换 后，进行放大处理，产生高、低电平差分信号；2】 对高、低电平差分信号进行阻抗匹配，输出高信噪 比的高、低电平差分信号；3】将高信噪比的高、低 电平差分信号输出至信号接收端；4】信号接收端 对接收到的高信噪比的高、低电平差分信号进行 还原处理。本发明解决了现有模拟信号抗干扰能 力弱、易受外界环境影响的技术问题，本发明通过 在信号源端、信号目的端对模拟信号的增益进行 调整，增强模拟信号在复杂电子环境下的抗干扰 性，提高信号的传输性能，拓宽模拟信号的使用环 境。 (51)Int.Cl. 权利要求

3、书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.增强型模拟信号的传输方法，其特征在于：包括以下步骤： 1】对单端信号进行差分转换后，进行放大处理，产生高、低电平差分信号； 2】对高、低电平差分信号进行阻抗匹配，输出高信噪比的高、低电平差分信号； 3】将高信噪比的高、低电平差分信号输出至信号接收端； 4】信号接收端对接收到的高信噪比的高、低电平差分信号进行还原处理，具体步骤如 下： 4.1】在信号接收端对高信噪比的高、低电平差分信号进行阻抗匹配； 4.2】将进行阻抗匹配后的高、低电平差分

4、信号转换为单端信号，并在转换过程中进行 信号比例调节还原信号。 2.增强型模拟信号的传输电路，其特征在于：包括设置在信号源端的发送调整电路以 及设置在信号接收端的接收调整电路，所述发送调整电路通过信号传输线路与接收调整电 路连接， 所述发送调整电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、匹配电阻R6、匹配电阻R8、 放大器A1以及放大器A2，单端信号通过电阻R1和电阻R4输入到放大器A1的正端以及放 大器A2的负端，所述放大器A1的负端通过电阻R2接地，所述放大器A2的正端通过电阻R3 接地，所述放大器A1的输出端通过匹配电阻R6输出高电平差分信号至信号传输线路，所述 放大器A2的输出端通

5、过匹配电阻R8输出低电平差分信号至信号传输线路，所述放大器A1 和放大器A2相同； 所述接收调整电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R14以及放大器A3，高电平差 分信号通过电阻R10接至放大器A3的正端，低电平差分信号通过电阻R11接至放大器A3 的负端，电阻R9两端与信号传输线路并联，所述放大器A3的输出端通过电阻R14输出单端 信号。 3.根据权利要求2所述的增强型模拟信号的传输电路，其特征在于：所述放大器A3与 放大器A1和放大器A2相同。 权 利 要 求 书CN 102957414 A 1/3页 3 增强型模拟信号的传输方法及电路 技术领域 0001 本发明属于嵌入式计算机

6、领域，具体涉及一种增强模拟信号的电路及方法。 背景技术 0002 模拟信号按照信号构成特性，可分为矢量信号、光栅信号、复合光栅信号、VGA或 XGA信号等多种形式，无论何种信号类别，其信号构成均有大带宽、低电平的模拟信号，矢 量、光栅信号完全由模拟信号组成，XGA信号虽然有模拟信号及数字形式的同步信号，但其 主要的显示信息信号是由模拟信号组成的，以上信号类型的信号特性共性之处是全部都具 有模拟低电平信号，按照标准其输出的有效模拟信号幅度为0.054V0.714V，在各种使用 环境中信号的传输距离也具有很大差异，尤其在复杂电子环境下低电平、小信号易受外界 各种电磁环境的影响，会造成视频信息显示效

7、果畸变、模糊、难以识别等各种不利因素，因 此针对模拟信号在实际应用中的不利因素，提出一种增强型模拟信号传输技术，提高模拟 信号在各种应用环境中的传输特性，提升信号的抗干扰能力。 发明内容 0003 为了解决现有模拟信号抗干扰能力弱、易受外界环境影响的技术问题，本发明提 供一种增强型模拟信号的传输电路及方法，通过在信号源端、信号目的端对模拟信号的增 益进行调整，增强模拟信号在复杂电子环境下的抗干扰性，提高信号的传输性能，拓宽模拟 信号的使用环境。 0004 本发明的技术解决方案： 0005 增强型模拟信号的传输方法，其特殊之处在于：包括以下步骤： 0006 1】对单端信号进行差分转换后，进行放大

8、处理，产生高、低电平差分信号； 0007 2】对高、低电平差分信号进行阻抗匹配，输出高信噪比的高、低电平差分信号； 0008 3】将高信噪比的高、低电平差分信号输出至信号接收端； 0009 4】信号接收端对接收到的高信噪比的高、低电平差分信号进行还原处理，具体步 骤如下： 0010 4.1】在信号接收端对高信噪比的高、低电平差分信号进行阻抗匹配； 0011 4.2】将进行阻抗匹配后的高、低电平差分信号转换为单端信号，并在转换过程中 进行信号比例调节还原信号。 0012 包括设置在信号源端的发送调整电路以及设置在信号接收端的接收调整电路，所 述发送调整电路通过信号传输线路与接收调整电路连接， 0

9、013 所述发送调整电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、匹配电阻R6、匹配电阻 R8、放大器A1以及放大器A2，单端信号通过电阻R1和电阻R4输入到放大器A1的正端以及 放大器A2的负端，所述放大器A1的负端通过电阻R2接地，所述放大器A2的正端通过电阻 R3接地，所述放大器A1的输出端通过匹配电阻R6输出高电平差分信号至信号传输线路，所 述放大器A2的输出端通过匹配电阻R8输出低电平差分信号至信号传输线路，所述放大器 说 明 书CN 102957414 A 2/3页 4 A1和放大器A2相同； 0014 所述接收调整电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R14以及放大器A

10、3，高电 平差分信号通过电阻R10接至放大器A3的正端，低电平差分信号通过电阻R11接至放大器 A3的负端，电阻R9两端与信号传输线路并联，所述放大器A3的输出端通过电阻R14输出单 端信号。 0015 上述放大器A3与放大器A1和放大器A2相同。 0016 本发明所具有的优点： 0017 1、应用广泛、可靠性高、实施便利的模拟信号发送、接收电路，通过在源端、目的端 对模拟信号的增益调整，增强模拟信号在复杂电子环境下的抗干扰性，提高信号的传输性 能，拓宽模拟信号的使用环境。 0018 2、本发明先采用将单端信号转换为差分信号，提高信号的抗干扰能力，之后在进 行相关处理传输。 附图说明 0019

11、 图1为本发明信号调整原理图。 具体实施方式 0020 本发明的基本原理： 0021 在信号的传输链路中，可将信号传输分为信号源、信号传输路径、信号接收端三个 节点，针对不同信号节点处的信号特性、信号传输要求，分别进行信号调整及处理。本发明 是从信号源端、信号接收端进行信号调整，通过调整信号源端的输出增益、在信号接收端还 原信号的方式来增强小信号在传输过程中的抗干扰性能，适应各种环境下的信号传输要 求。 0022 具体处理方式如下： 0023 1】对单端信号进行差分转换后，进行放大处理，产生高、低电平差分信号； 0024 2】对高、低电平差分信号进行阻抗匹配，输出高信噪比的高、低电平差分信号；

12、 0025 3】将高信噪比的高、低电平差分信号输出至信号接收端； 0026 4】信号接收端对接收到的高信噪比的高、低电平差分信号进行还原处理，具体步 骤如下： 0027 4.1】在信号接收端对高信噪比的高、低电平差分信号进行阻抗匹配； 0028 4.2】将进行阻抗匹配后的高、低电平差分信号转换为单端信号，并在转换过程中 进行信号比例调节从而还原信号。 0029 基于上述的处理方式，本发明还提出了一种如图1所示的增强型模拟信号传输电 路：通过对信号源端的信号形式、信号增益进行调整，在信号接收端对信号还原的技术来增 强信号本身的抗干扰能力，以适应各种复杂环境下的小信号传输要求。具体包括设置在信 号

13、源端的发送调整电路以及设置在信号接收端的接收调整电路，发送调整电路通过信号传 输线路与接收调整电路连接， 0030 发送调整电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、匹配电阻R6、匹配电阻R8、 放大器A1以及放大器A2，单端信号通过电阻R1和电阻R4输入到放大器A1的正端以及放 说 明 书CN 102957414 A 3/3页 5 大器A2的负端，放大器A1的负端通过电阻R2接地，放大器A2的正端通过电阻R3接地，放 大器A1的输出端通过匹配电阻R6输出高电平差分信号至信号传输线路，放大器A2的输出 端通过匹配电阻R8输出低电平差分信号至信号传输线路，放大器A1和放大器A2相同； 00

14、31 接收调整电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R14以及放大器A3，高电平差 分信号通过电阻R10接至放大器A3的正端，低电平差分信号通过电阻R11接至放大器A3的 负端，电阻R9两端与信号传输线路并联，放大器A3的输出端通过电阻R14输出单端信号。 0032 信号源端的发送调整电路是在信号源端进行电气特性转换，将原为单端的低电 平、大带宽的模拟信号转换为高电平、大带宽的差分信号，通过转换电路对原信号进行差分 转换及增益变换，增大输出信号电平以增强信号在传输路径中的抗干扰能力。信号转换调 整电路原理如图1左边部分所示，技术原理是通过同型号、同功能的两个放大器将单端信 号转换为差分

15、形式的信号，在信号电气特性转换中，可根据信号传输的路径长短、应用环境 的差异性进行信号增益调整，以增强信号本身在传输过程中的抗干扰性。 0033 为保持信号特性在转换前后的一致性，在进行差分转换及增益调整时需选用合适 的宽带放大器，保持信号频率特性的一致性。 0034 完成信号源端信号的电气转换、增益调整后可在不同应用环境进行信号传输，由 于增强了信号抗干扰能力，因此对传输路径的电气要求可降低，能够适应各种复杂应用环 境。 0035 为适应接收端的电气特性要求，在信号接收端对信号进行调整，即信号还原恢复 到信号源端的电气特性，信号接收、恢复见图1中的右边部分。技术原理是利用放大器特 性，接收差

16、分形式的模拟信号，将差分形式的模拟信号转换为单端的信号，适应信号接收端 的信号处理对信号电平幅度要求。同时在信号特性转换过程中，利用放大器增益调整功能， 恢复信号的电气幅度，保持接收端输出的单端信号与源端信号电气特性的一致性。同时可 采用与差分转换电路中同型号的放大器，以保持接收端信号频率特性的一致性。 0036 通过以上在信号源端进行增益调整、信号差分转换，在信号接收端信号还原的处 理技术，可增强信号的抗干扰能力，同时可根据信号的不同应用环境，对信号源端的输出特 性进行调整，可适应各类复杂应用环境，极大的拓展模拟信号的使用范围。 0037 以上所介绍的增强型视频传输技术是以低电平、大带宽的模

17、拟信号为例的，经过 实践应用的验证，该技术亦可推广、应用到各种小信号的信号采集、传输环境，具有广泛的 应用前景。 0038 在军用或民用环境下，可设计、配置相应的具有较强抗干扰性的信号传输、接收电 路，实现视频监控、信息显示、信号处理等功能，具有很好的适应性，可应用于各种复杂电气 环境下，同时该电路实施便利，电路设置灵活，同时可推广到各类小信号的信号采集、传输 环境下，具有广泛的应用前景。 0039 该方法已经应用于机载环境下雷达信号、吊舱信号的信号传输及显示，经过各种 试验验证及实际飞行，该技术易于实施，信号转换可靠、无畸变、效果优良。 说 明 书CN 102957414 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102957414 A