CN108631821A - 一种数字信号产生装置及数字通信*** - Google Patents

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Abstract

一种数字信号产生装置(200)及数字通信***。所述数字信号产生装置(200)包括供电端口(204)、连接供电端口(204)的整流电路(201)、输入连接整流电路(201)的浪涌电流产生电路(202)、以及连接在供电端口(204)及浪涌电流产生电路(202)之间的控制器(203)。所述控制器(203)用于交替地产生第一控制信号及第二控制信号。所述浪涌电流产生电路(202)用于先接收到第一控制信号时被导通，及在随后接收到第二控制信号时被截止，由此执行一次快速充放电操作而产生浪涌电流。所述浪涌电流被叠加到在输电电缆上传输的波形上，形成携带数字信号的载波，并借由输电电缆向外输出。

Description

一种数字信号产生装置及数字通信***
技术领域
本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种数字信号产生装置及数字通信***。
背景技术
应用于通信技术领域的数字信号产生电路种类繁多，这些数字信号产生电路的共同缺陷在于：电路结构较复杂，生产成本高昂，且不易操作控制。
因此，为促进数字通信技术的推广普及，如何开发一种电路结构简单，成本低廉，能够快速产生及传输数字信号的数字信号产生装置，已成为业内亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构简单、成本低廉，并能够快速产生数字信号并巧妙地利用输电电缆进行数字信号的传输的数字信号产生装置及数字通信***。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：提供一种数字信号产生装置，包括供电端口、连接供电端口的整流电路、连接所述整流电路的浪涌电流产生电路、以及连接在供电端口与所述浪涌电流产生电路之间的控制器；其中：
所述整流电路用于将经供电端口输入的交流电转换成直流电，并将所述直流电提供给所述浪涌电流产生电路；
所述控制器用于交替地产生第一控制信号及第二控制信号，并向所述浪涌电流产生电路依次发送第一控制信号及第二控制信号；
所述浪涌电流产生电路用于接收到所述控制器发出的第一控制信号时被导通，以及接收到所述控制器随后发出的第二控制信号时截止，从而执行一次快速充放电操作而产生浪涌电流；
所述浪涌电流与在输电电缆上传输的波形叠加，形成携带数字信号的载波，并借由输电电缆向外输出。
在本发明上述数字信号产生装置中，所述控制器利用输电电缆作为信号传输媒介，通过输电电缆向外输出携带数字信号的载波。
在本发明上述数字信号产生装置中，所述浪涌电流产生电路包括分别连接所述整流电路及所述控制器，用于接收第一控制信号并在第一控制信号作用下被导通，以及接收第二控制信号，并在第二控制信号作用下被截止的开关子电路，以及连接所述开关子电路，用于在所述开关子电路被导通时，存储所述整流电路经所述开关子电路提供的电能，从而产生浪涌电流，及在所述开关子电路截止时，将临时存储的电能快速释放的充放电子电路。
在本发明上述数字信号产生装置中，所述开关子电路包括第一开关管，所述第一开关管为可控硅、场效应管、三极管、绝缘栅双极性晶体管、以及继电器的其中一种。
在本发明上述数字信号产生装置中，所述第一开关管为场效应管，所述充放电子电路包括第一电阻及并联在第一电阻两端的第一电容，其中，所述整流电路为桥式整流电路，具有第一输入端与第二输入端，所述第一输入端及第二输入端分别连接供电端口，所述第一输出端连接第一开关管的栅极，第一开关管的源极连接所述控制器一端，所述控制器另一端连接供电端口，第一开关管的漏极同时连接第二电容一端以及第一电阻的一端，第二电容及第一电阻的另一端均连接到所述整流电路的第二输出端。
在本发明上述数字信号产生装置中，所述控制器为单片机、专用集成电路、现场可编程门阵列、中央处理单元的其中一种。
本发明还提供一种数字通信***，其特征在于：包括如上所述的数字信号产生装置；
以及通过输电电缆与所述数字信号产生装置远程连接的信号处理装置；其中：
所述信号处理装置用于接收所述数字信号产生装置经输电电缆传输的载波，并根据预设的检波规则对载波进行解调而获得载波携带的数字信号；
所述检波规则具体如下：在载波的每一个完整的波形周期内，所述信号处理装置每检测到未叠加浪涌电流的半波波形，则输出0，或检测到已叠加浪涌电流的遭到破坏的半波波形，则输出1。
在本发明上述数字通信***中，所述信号处理装置包括：
用于利用所述检波规则对经输电电缆传输的载波进行解调，得到载波携带的数字信号的调制解调电路；以及
与所述调制解调电路连接，用于显示所述数字信号的显示电路。
实施本发明数字信号产生装置及数字通信***，可以达到以下有益效果：
本发明提出了一种结构得到简化的数字信号产生装置，该数字信号产生装置能够通过采用简易的开关通断控制方式产生浪涌电流，并将浪涌电流的电流波形与在输电电缆上传输的交流电进行波形叠加，经此调制得到携带数字信号的载波，并巧妙地利用输电电缆作为信号传输媒介，通过输电电缆向外输出经调制的携带数字信号的载波。因此，本发明数字信号产生装置相比于现有的电路结构复杂且价格昂贵的各种数字信号产生装置而言，具有电路结构极其简单、易于操作控制、成本低廉、适于大规模推广应用以及有利于数字通信技术的推广普及等突出优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明数字信号产生装置及数字通信***进行说明，其中：
图1为本发明一个较佳实施例提供的数字信号产生装置的结构框图；
图2为图1所示的数字信号产生装置所包括的数字信号产生电路的结构框图；
图3为图2所示的数字信号产生电路的电路图；
图4为本发明另一较佳实施例提供的数字通信***，所述数字通信***包括图1所示的数字信号产生装置、以及信号处理装置；
图5为图4所示的数字通信***包括的信号处理装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
为了解决现有技术中应用于数字通信领域的各种数字信号产生电路共同存在的电路结构复杂、操作控制不便、价格昂贵的技术缺陷，本发明的创新点在于：提供一种电路结构简单，操作便利的数字信号产生装置200，该数字信号产生装置200能够通过简易的开关控制方式产生浪涌电流，并将浪涌电流与输电电缆上传输的交流电进行波形叠加，生成携带数字信号的载波，并利用输电电缆远程传输携带数字信号的载波，实现了数字信号的快速生成以及巧妙地利用输电电缆进行数字信号的远程传输的技术效果。
即本发明针对市面上的各种数字产生电路所存在的电路结构复杂，且价格高昂的技术缺陷，提供了一种能够方便快捷地产生携带数字信号的载波，并通过输电电缆实现载波的远程传输的数字信号产生装置200，该数字信号产生装置200兼具电路结构简单，成本低廉，操作便利，易于控制，能够极大地促进数字通信技术的发展普及的突出优点。
实施例一
下面将结合附图及具体实施例对本发明数字信号产生装置200的具体实施进行说明：
如图1、图2及图4所示，本发明提供了一种电路结构极其简单，且能够方便快捷地产生数字信号并借助于输电电缆进行数字信号的远程传输的数字信号产生装置200。其中：
该信号产生装置200包括供电端口204、输入连接供电端口204的整流电路201、输入连接该整流电路201的浪涌电流产生电路202、以及连接在供电端口204及该浪涌电流产生电路202之间的控制器203；其中：
该整流电路201用于将经供电端口204输入的交流电转换成直流电，并将直流电供于该浪涌电流产生电路202；
该控制器203用于交替地产生第一控制信号及第二控制信号，并向该浪涌电流产生电路202依次发送第一控制信号及第二控制信号；
该浪涌电流产生电路202用于接收到该控制器203发出的第一控制信号时被导通，及在接收到该控制203随后发出的第二控制信号时被截止，由此执行一次快速充放电操作而产生浪涌电流；该浪涌电流被叠加到在输电电缆上传输的波形上，生成携带数字信号的载波并借由输电电缆向外输出。
优选地，该控制器203可利用输电电缆作为信号传输媒介，通过输电电缆向外输出携带数字信号的载波。
进一步地，如图2所示，该浪涌电流产生电路202包括输入分别连接该整流电路201及该控制器203，用于接收第一控制信号并在第一控制信号作用下被导通，以及接收第二控制信号，并在第二控制信号作用下被截止的开关子电路2021，以及输入连接该开关子电路2021，用于该开关子电路2021被导通时，存储该整流电路201经该开关子电路2021提供的电能，从而产生浪涌电流，及在该开关子电路2021截止时，将临时存储的电能快速释放的充放电子电路2022。
其中，该控制器203具体用于按特定的编码规则控制浪涌电流产生电路在输电电缆上产生特定规则的浪涌电流，从而将数字信号叠加在输电电缆的波形上。
当远程的信号处理装置100接收到经输电电缆传送的载波时，通过预设的检波规则对载波进行解调，还原得到载波携带的数字信号。
该预设检波规则具体描述如下：信号处理装置100在载波的每一个完整的波形周期内，每检测到未叠加浪涌电流的半波波形，输出0，或检测到已叠加浪涌电流的遭到破坏的半波波形，则输出1。
下面将结合附图3，对本发明数字信号产生装置200的具体电路结构进行说明：
如图3所示，该开关子电路2021包括第一开关管M1O，该充放电子电路2022包括第一电阻R14及并联在第一电阻R14两端的第一电容C12。其中，该整流电路201的第一输入端及第二输入端分别连接供电端口204，该整流电路201的第一输出端连接第一开关管M1O的栅极，第一开关管M10的源极连接该控制器203一端，该控制器203另一端连接供电端口204，第一开关管M10的漏极同时连接第二电容C12一端以及第一电阻R14的一端，第二电容C12及第一电阻R14的另一端均连接该整流电路201的第二输出端。
优选地，该第一开关管M10为可控硅、场效应管、三极管、绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Translator)、以及继电器的其中一种。
该控制器203为单片机(Micro Control Unit)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)、以及中央处理单元(Central Processing Unit)的其中一种。
优选地，该第一开关管的芯片型号为SPD06N80C3_L1。
现结合附图3所示的数字信号产生电路的电路结构，对本发明数字信号产生装置200数字信号生成原理介绍如下：
在本发明数字信号产生装置200通电工作时，控制器203在设定的第一时间间隔T内交替地产生开通信号/关断信号，并向第一开关管M10交替地发送开通信号/关断信号。当第一开关管M10收到控制器203发出的开通信号时，在开通信号作用下被导通。此时，整流电路201通过第一开关管M10对第二电容C12进行充电，在输电电缆上产生浪涌电流；而当第一开关管M10接收到控制器203随后发出的关断信号时，在关断信号作用下被截止。此时，整流电路201与充放电子电路2022之间供电通路被切断，第二电容C12将其临时存储的电能快速释放，以便为下次的充电(即再次产生浪涌电流)作好准备。第二电容C12释放的电能被第一电阻R14消耗掉。
简言之，本发明通过特定的编码规则，通过控制器203控制第一开关管M10的关断，在输电电缆上产生与编码规则相对应的浪涌电流，并将此浪涌电流叠加在输电电缆上传输的交流电的正弦波形上，经此调制得到携带数字信号的载波，并利用供电电缆作为信号传输媒介，借由供电电缆向外部的信号处理装置100输出携带数字信号的载波。
远端的信号处理装置100接收经供电电缆传输的载波，通过预设的检波规则对载波进行解调，得到载波携带的数字信号。
该检波规则具体描述如下：在载波的每一个完整的波形周期内，信号处理装置100每检测到未叠加浪涌电流的半波波形，输出0，或检测到已叠加浪涌电流的遭到破坏的半波波形，则输出1。
综上所述，本发明提出了一种电路结构得到简化的数字信号产生装置200，该数字信号产生装置200能够通过采用简易的开关通断控制方式产生浪涌电流，并将浪涌电流的电流波形与在输电电缆上传输的交流电进行波形叠加，经此调制得到携带数字信号的载波，并巧妙地利用输电电缆作为信号传输媒介，通过输电电缆向外输出经调制的携带数字信号的载波。因此，本发明数字信号产生装置200相比于现有的电路结构复杂且价格昂贵的各种数字信号产生装置200，具有电路结构简单、易于操作控制、成本低廉、适于大规模推广应用，有利于数字通信技术的推广普及等突出优点。
实施例二
基于图1至图3所示的数字信号产生装置200，本发明还提出了一种能够实现远程数字信号传输的数字通信***。请参见图1至图4，该数字通信***包括：
能够方便快捷地产生携带数字信号的载波的数字信号产生装置200；以及
通过输电电缆与该数字信号产生装置200连接并实现远程通信的信号处理装置100。其中：
该信号产生装置200包括供电端口204、输入连接供电端口204的整流电路201、输入连接该整流电路201的浪涌电流产生电路202、以及连接在供电端口204及该浪涌电流产生电路202之间的控制器203；
该整流电路201用于将经供电端口204输入的交流电转换成直流电，并将直流电供于该浪涌电流产生电路202；
该控制器203用于交替地产生第一控制信号及第二控制信号，并向该浪涌电流产生电路202依次发送第一控制信号及第二控制信号；
该浪涌电流产生电路202用于接收到该控制器203发出的第一控制信号时被导通，以及接收到该控制器203随后发出的第二控制信号时截止，由此执行一次快速充放电操作而产生浪涌电流。该浪涌电流被叠加到在输电电缆上传输的波形上，形成携带数字信号的载波，并借由输电电缆向外输出。
优选地，该控制器203可利用输电电缆作为信号传输媒介，通过输电电缆向该信号处理装置100输出携带数字信号的载波。
该信号处理装置100具体用于检测该数字信号产生装置200经输电电缆传输的载波，并根据预设的检波规则对载波进行解调以获得载波携带的数字信号；
该检波规则具体描述如下：在载波的每一个完整的波形周期内，该信号处理装置100每检测到未叠加浪涌电流的半波波形，输出0，或检测到已叠加浪涌电流的遭到破坏的半波波形，则输出1。
优选地，该载波携带的数字信号表征该数字信号产生装置200的当前工作状态，或表征该数字信号产生装置200发出的控制命令。
优选地，该信号处理装置100可以为任意一种带有调制解调功能的信息处理装置，比如计算机、服务器、移动终端等。
进一步地，如图5所示，该信号处理装置100包括：
用于利用上述检波规则对经输电电缆传输的载波进行解调，得到载波携带的数字信号的调制解调电路101；以及
与该调制解调电路101连接，用于显示该载波中携带的数字信号的显示电路102。
综上所示，本发明还提供了一种能够巧妙地利用输电电缆作为传输媒介，以在数字信号产生装置200与信息处理装置100之间实现远程通信的数字通信***。该数字通信***具有***结构简单、成本低、易于推广普及的突出优点。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可作出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种数字信号产生装置(200)，包括供电端口(204)、连接供电端口(204)的整流电路(201)、连接所述整流电路(201)的浪涌电流产生电路(202)、以及连接在供电端口(204)与所述浪涌电流产生电路(202)之间的控制器(203)；其中：
所述整流电路(201)用于将经供电端口(204)输入的交流电转换成直流电，并将所述直流电提供给所述浪涌电流产生电路(202)；
所述控制器(203)用于交替地产生第一控制信号及第二控制信号，并向所述浪涌电流产生电路(202)依次发送第一控制信号及第二控制信号；
所述浪涌电流产生电路(202)用于接收到所述控制器(203)发出的第一控制信号时被导通，以及接收到所述控制器(203)随后发出的第二控制信号时截止，由此执行一次快速充放电操作而产生浪涌电流；
所述浪涌电流被叠加到在输电电缆上传输的波形上，生成携带数字信号的载波并借由输电电缆向外输出。
2.根据权利要求1所述的数字信号产生装置(200)，其特征在于：所述控制器(203)利用输电电缆作为信号传输媒介，通过输电电缆向外输出携带数字信号的载波。
3.根据权利要求1所述的数字信号产生装置(200)，其特征在于：所述浪涌电流产生电路(202)包括分别连接所述整流电路(201)及所述控制器(203)，用于接收第一控制信号并在第一控制信号作用下被导通，以及接收第二控制信号，并在第二控制信号作用下被截止的开关子电路(2021)，以及连接所述开关子电路(2021)，用于在所述开关子电路(2021)被导通时，存储所述整流电路(201)经所述开关子电路(2021)提供的电能，从而产生浪涌电流，及在所述开关子电路(2021)截止时，将临时存储的电能快速释放的充放电子电路(2022)。
4.根据权利要求1所述的数字信号产生装置(200)，其特征在于：所述开关子电路(2021)包括第一开关管(M1O)，所述第一开关管(M10)为可控硅、场效应管、三极管、绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate Bipolar Translator)、以及继电器的其中一种。
5.根据权利要求4所述的数字信号产生装置(200)，其特征在于：所述第一开关管(M10)为场效应管，所述充放电子电路(2022)包括第一电阻(R14)及并联在第一电阻(R14)两端的第一电容(C12)，其中，所述整流电路(201)为桥式整流电路，具有第一输入端与第二输入端，所述第一输入端及第二输入端分别连接供电端口(204)，所述第一输出端连接第一开关管(M1O)的栅极，第一开关管(M10)的源极连接所述控制器(203)一端，所述控制器(203)另一端连接供电端口(204)，第一开关管(M10)的漏极同时连接第二电容(C12)一端以及第一电阻(R1)的一端，第二电容(C12)及第一电阻(R14)的另一端均连接到所述整流电路(201)的第二输出端。
6.根据权利要求2所述的数字信号产生装置(200)，其特征在于：所述控制器(203)为单片机(Micro Control Unit)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)、中央处理单元(CentralProcessing Unit)的其中一种。
7.一种数字通信***，其特征在于：包括如权利要求1至6中任一所述的数字信号产生装置(200)；以及
通过输电电缆与所述数字信号产生装置(200)远程连接的信号处理装置(100)；其中：
所述信号处理装置(100)用于接收所述数字信号产生装置(200)经输电电缆传输的载波，并根据预设的检波规则对载波进行解调而获得载波携带的数字信号；
所述检波规则具体如下：在载波的每一个完整的波形周期内，所述信号处理装置(100)每检测到未叠加浪涌电流的半波波形，则输出0，或检测到已叠加浪涌电流的遭到破坏的半波波形，则输出1。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于：所述信号处理装置(100)包括：
用于利用所述检波规则对经输电电缆传输的载波进行解调，得到载波携带的数字信号的调制解调电路；以及
与所述调制解调电路连接，用于显示所述数字信号的显示电路。
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