信号传输与控制（共8篇）
信号传输与控制 篇1
随着微波传输的发展, 数字微波通信已经成为我国通信传输的主要方法, 但作为一种传输方式, 在信号的传输过程中难免会遇到各种气候的影响, 发生微波传输中的信号衰落。通过环路自愈网、自适应均衡、接收分集等措施, 使得微波传输中的信号衰落的抗衰落技术越来越完善, 从而做到自动发信功率电平控制、纠错编码、干扰抵消器、早期预警等保护, 降低微波传输中的信号衰落问题, 使微波传输成为良好的通信网络, 更好地为社会经济发展服务, 为广大人民群众服务。通过信号中断、失真等现象给出以下几点建议以及措施, 为微波传输中的信号衰落控制提供参考。
1 微波传输中信号的衰落
微波传输是一种通信的传输方法, 在通信中具有成本低、应用性强、灵活等特性。目前, 微波传输已经在网络、广播、监控、电视、安全防控等领域广泛使用。在使用的过程中我们发现:有关微波传输中信号质量控制的问题, 还存在着一些不足之处。例如:山峰、水面、大气、陆地以及高大建筑物等因素的影响, 在微波传输中, 媒介质的折射、反射以及绕射等情况, 都有可能导致微波传输中的信号衰落, 出现信号中断、失真等现象。通过这一情况来看, 应该根据微波传输中的信号衰落等问题作出控制, 从而使微波传输过程中的时效性、应用性得到有效的确保, 才是解决该问题的关键。
2 信号衰落的原因
近年来, 我国微波传输信号逐渐出现衰落的情况, 从而出现信号中断、失真等问题。根据调查显示, 影响微波传输信号衰落的情况主要是由两个方面而引起的:一是反射波因素。由于不同的地形条件的影响, 给微波传输信号带来的影响也是不一样的。对于信号传输来看, 在微波传输信号传输的途径中, 出现的树木、山峰、高层建筑的阻挡下, 就会使微波传输信号在一定程度上出现消耗的情况;二是大气层因素。目前微波传输是通过利用空间波对地面5 km以下的流层区域内进行有效的传输, 这也就表明, 大气层对微波传输信号有着举足轻重的影响。有时对那些2cm的波长中来说, 大气层中的对流层气体在不稳定的情况下, 就会阻碍微波传输信号中电磁波的性能。同时, 在天气出现各种恶劣的情况时, 同样对微波传输信号中电磁波性能的散射带来影响, 在这样的情况中, 就无法保证传输信号的可靠性、稳定性, 从而使得微波传输中的信号的衰落频繁发生[1]。
3 微波传输中信号控制措施及方法
根据以上微波传输过程中信号衰落的问题进行分析, 通过采取有利于的措施, 从而降低微波传输过程中信号的干扰, 有效的防止传输信号的中断、失真等现象的发生。经过研究探讨, 可以采用以下三个方面来进行微波传输的控制措施:环路自愈网、自适应均衡、接收分集等, 以下对这三方面进行详细的分析:
3.1 接收分集控制措施
接收分集主要是指两路以上的收信机装置在进行作业时所发出的信号。接收分集中, 根据这一信号进行综合处理, 使微波传输过程中信号衰落等现象进行有效的控制。目前, 在我国科技发展的前提下, 使用范围比较广泛的就是接收分集作业模式、棍合分集作业模式等。其中要特别注意的就是信号在传输中, 两个不同频率的属性装置在接受同一个信号传输时, 应根据对应的接收端端口通过不同频率状态的信号进行综合处理[2]。同时, 微波传输信号衰落控制的关键就在于如何利用电磁波。
3.2 环路自愈网控制措施
伴随着科技的改革发展, 建立环路自愈网的模式, 使多个微波站站点形成一个闭合式环路, 从而有效的进行连接。在环路自愈网的运行中, 任何一个微波站的站点接收到的信号都是来源于两个不同的地方。这样就可以有效的避免微波传输信号在传送的过程中出现的中断与失真的问题, 同时微波站站点要根据另外方向的发来的信号, 有效的进行传输作业, 这样就可以有效的控制信号衰落的质量的及时性。
3.3 自适应均衡技术措施
目前, 根据当代的高新技术, 对数字微波传输系统的综合处理装置进行改善, 利用自适应均衡器装置的时间变化的特性, 来提高微波传输信号的质量。从而对电路群延时特性、微波增益方式、电路抗衰落特性等方面进行性能提升, 使整个电路运行得可靠性得到更好的发挥。
结束语
综上所述, 近年来, 随着微波传输的广泛应用, 其受到广泛的关注, 特别是传输性能、传输环境适应性等方面, 使得信号传输发展逐渐提高。但是, 在实践的过程中, 微波传输受到了各种因素的影响, 甚至会出现中断与失真的情况, 根据这一情况, 本文提出了相应的措施控制, 通过简要的分析, 为以后的微波传输研究提供有效的参考。
参考文献
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[2]张伍才, 王英.微波电路传输通道衰落的分析及对抗措施[J].内蒙古科技与经济, 2013 (3) :136-137.
信号传输与控制 篇2
1广播电视信号传输与发射的安全控制
1.1人员素质
以人为本是我国现今重要的发展理念，在广播电视信号传播过程中，人可以说是各项工作开展的重要主体，无论是设备的操作、管理还是维护都需要人来完成。在工作中，有很多节目信号传播问题是由于人员因素造成的，对此，就需要我们能够做好广播电视信号传输中人员的控制。对于一名合格的广播电视工作人员来说，需要具备以下素质：
1）政治素质。对于很多广播电视节目来说，其都具有着非常强的政治特征以及重要性，这就需要工作人员能够具有对国家重大方针政策进行传达的责任心以及使命感，在对发射台相关规章制度进行严格遵守的基础上开展各项工作，时刻保持高度的注意力以及精神，避免因为疏忽情况的存在发生播出事故，带来严重的损失。
2）知识素质。在广播电视信号传输中，其对于人员的技术以及专业知识都具有很强的要求，尤其是在现今我国科学技术不断发展的情况下，越来越多的高新技术得到了研发，这就需要工作人员能够具有良好的基础理论以及专业知识，不仅需要对信号发射的过程以及操作流程进行掌握，能够对信号发射设备的运行原理、规律、程序以及性能等进行熟悉，并具有良好的对故障进行处理以及判断的技能。
3）能力素质。如果在实际对电视信号进行播放时发生了故障问题，则需要值班工作人员能够及时得在联系问题出现表现的基础上判断故障原因并对其进行处理。为了能够对该项工作目标进行实现，就需要值班工作人员在具有扎实技术、理论知识水平的同时还能够具有良好的心理素质，在不慌乱的情况以最快的速度实现节目的恢复播出。
1.2岗位职责
在广播电视信号发射工作中，安全播出可以说是该项工作开展的重要目标。具体内容方面，则包括有人员的政治安全、人身安全以及机房设备安全等。为了能够最大程度降低、杜绝节目的劣播以及停播现象，就需要对该项工作制定出严格的安全制度、维修制度、值班制度以及交接班制度等，通过制度的良好制定保障各项工作都能够有据开展。从部门角度看来，该项工作可以分为节目传输系统、天线系统、供电系统以及播出系统等。而从程序上开来，其又可以分为设备的检修、维护以及人员的值班等等。根据这部分特点，在对具体工作责任人进行划分时则需要按照以下两个原则进行：
1）要保证能够全部分解相关工作责任，避免出现空缺现象。因为如果在对责任进行划分时存在模糊或者不清的现象，就已经在无形当中为信号的安全传输带来了隐患。
2）要将责任落实到人，只有通过这种方式，才能够使工作部门的每一个人员都能够充分的掌握自己在广播电视信号传输工作中所具有的责任与职责，在使自身工作自觉性充分提升的基础上以更有热情、高度负责的方式开展工作，以此不断促进节目播出的顺利、优质。
1.3设备维护
在广播电视信号传输工作中，离不开设备的应用。尤其是发射台，更是信号稳定传输、节目顺利播出的重要保障。为了能够避免在工作当中由于设备故障问题对信号传输产生影响，就需要能够通过日常良好维护工作的开展保证其稳定、高效的运行：
1）值班日志。作为值班人员，需要在工作中做好值班日志的记录，即对值班过程中相关设备的运行状况、是否发生故障以及处理方式等进行详细的记录，并做好交接班工作，以此作为后续对设备运行状况分析、维修计划工作开展的重要依据。
2）巡机。为了能够使发射机等设备一直处于最佳的工作状态，也需要在值班时做好巡机工作。具体内容方面，则具有观察、闻味、听声以及摸温这几大部分。其中，观察是通过视觉的方式看设备在运行过程中的技术参数是否正常，是否出现了偏离、超出正常值的情况。闻味是通过嗅觉的方式判断机房设备在运行过程中是否出现异味。因为当设备风机摩擦、电源短路以及设备以超负荷方式运行时，都会伴随较大的异味，可以将其作为对设备是否正常工作进行判定的重要依据。听声是通过听觉的方式看机房设备在运行当中是否出现异常音响、杂音的情况，如果在巡机过程中听到杂音异响，则需要对声源设备进行进一步的检查，看其是否存在故障。摸温则是通过触觉的方式看设备在运行中的温度是否处在正常范围内，如果经过触摸发现其温度过高，则需要对其进行更进一步的检查。
3）设备检修。在设备维护工作中，检修也是非常重要的一项工作内容：首先，是人员。对于参与到设备检修工作的人员，不仅需要其对于该设备的性能、特点以及运行原理具有较好的掌握，还需要其能够对设备经常发生的异常状态以及技术参数具有良好的熟悉。其次，是方式。对于不同设备来说，其运行原理以及组成的元器件也具有较大的区别，这种情况的存在，则使其在检修要求以及检修时间上也存在着较大的差异。对此，根据检修项目的不同，则可以对检修时间进行灵活的制定，如周检、半月检、月检、季检、半年检以及年检等。而在具体检查工作开展中，也需要能够对所有检修的内容、部位进行全面的考虑，避免出现漏项情况。
4）检修档案。在每次完成设备检修工作之后，则需要将本次故障类型、表现、原因以及维修方式进行记录。而在后续对设备进行检修时，则可以对设备运行记录以及检修档案进行参考，以此为基础更有目的的开展检修工作。可以说，通过检修档案的建立，无论是对于设备的运行状况、安全播出还是使用寿命都具有十分重要的意义。
1.4规范操作
规范的操作也是保障信号安全播出的重要一环：
1）在节目播出的半小时之前，需要做好调频状态以及电视信号的检查，如果发现存在问题，则需要及时进行处理，避免对节目播出产生影响。
2）虽然通过系统的应用设定了发射机的自动开关机时间，值班人员依然需要做好发射机播出情况以及状态的确认。
3）当发射机处于非使用状态时，要将其设定为自动开关机状态，在部分特殊状态下才使用手动开关机模式。
4）在日常对发射机、控制台灯设备进行清洁时，避免因无意触碰开关使其处于工作状态。
5）当处于工作状态的发射机发生故障时，则需要及时切换到备机上，避免对节目的正常播出造成影响。在备机工作的同时，做好主机故障的处理。
1.5故障处理
对于设备来说，都具有一定的使用寿命，在长时间运行之后，不可避免的会出现一定故障问题。如果在工作中发生了故障，首先要保证冷静。如果工作人员由于自身心理素质、经验上不过关，就很可能在故障发生后出现手忙脚乱的情况，并将原本较小的故障变成了更大的故障。对此，就需要工作人员在日常情况下能够做好心理素质的培养，在发生故障情况时，以冷静的头脑对故障发生的原因进行准确的判断，并及时采取正确的处理措施。而如果故障类型较为严重，值班人员则需要在对其进行控制措施的同时及时向上级领导对故障情况进行报告，在多方协同的情况下将故障降至最低。
2结束语
信号传输与控制 篇3
以新疆兵团南疆某团场田间微灌自动控制系统为例,田间种植作物为枣树,灌溉形式为滴灌,实施自动控制系统用于远程控制田间阀门,实现对作物定时、定量的精准灌溉。
田间灌溉自动控制系统由中央控制室、基站、阀控器、电磁阀等构成。中央控制室给基站下命令,基站将接收到的命令传输给阀控器,阀控器接收信号后控制电磁阀的启闭,实施田间灌溉。
中央控制室和基站、基站和阀控器、阀控器和电磁阀相互之间的连接方式,包括信号传输方式有多种方案可供选择,并且对投资影响较大,因此要对信号传输方式进行方案比选。信号传输方式有2大类:无线传输和有线传输。
1 无线方案
信号无线传输方式指信号传输介质为非实体,主要有无线电波传输,GSM/GPRS无线通信网络传输,卫星传输。
其中无线通信网络和卫星传输需要付使用费,部分团场采用GSM网络传输,1个阀控器即1个地址每月使用费5元, 1个阀控器年使用8个月保号4个月合50元/a,1个阀控器控制0.76 hm2,合每公顷地年使用费65.7元,GSM、CDMA无线通信网络传输的优点是其天线高度小(小于0.2 m),可以与普通通信终端(移动电话、固定电话)连接,前提条件是当地GSM、CDMA无线通信网络畅通。
卫星传输年使用费较高,付费网络硬件投入大,优点是通信网络有保证,信号传输效果好。卫星传输因使用成本较高被排除。
无线电波传输是利用公用免费频道,自建通信网络,不需要网络使用费,信号传输效果稍差。公用免费频道要求功率不大于10 mW,其信号相对较弱,需要架设较高天线。公用收费频道可以加大功率,但收费较高(估算每点每年要1 000元),大于利用电信供应商无线通信网络成本。公用免费频道无线电波传输缺点是其天线高度要求较高,需要大于枣树高度,即天线高度要达到3 m。天线高度较高后,容易受损坏,也影响田间劳作。经其他灌区实践证明,天线受损坏是田间灌溉自动控制系统使用寿命短的主要因素。
GSM/GPRS网络具有交互能力强、传输范围广、通讯费用低、移动性好、使用方便等优点,可提供高达115 kbit/s的传输速率,分组交换接入时间少于1 s,能提供快速及时的连接,目前已在农田信息采集传输方面得到应用要求。项目区GSM无线通信网络信号稳定,当使用电信供应商无线通信网络时还可以申请加装信号塔,要求电信供应商确保信号强度满足解码器信号接收传输需求。
从系统的使用寿命,信号稳定程度综合考虑,无线方案采用GSM/GPRS无线通信网络传输信号较优。
无线方案(见图1)在中央控制室、基站上设置GPRS通信模块,在田间阀控器上设置GSM通信模块,利用电信运营商无线通信网络传送接收数据。中央控制室将控制方案、阀门动作指令信号通过GSM公网传输到阀控器的通讯模块,阀控器根据通讯模块的信息向电磁阀发送控制指令,电磁阀动作执行;同时阀控器接收电磁阀的状态信号,将信号通过GSM公网发送到中央控制室。基站采集流量压力数据通过GPRS公网传送至中央控制室。最后在计算机上显示、保存相关状态信息以备操作人员等查询,并根据需要设置自动打印,制定纸制档案。
2 有线方案
信号有线传输方式指信号传输介质为实体,主要有电缆传输、射频传输、网络传输、光纤传输。本项目信号量少,中央控制室和基站采用光纤传输,基站和田间阀控器采用电缆传输。
信号电缆连接基站和电磁阀,传输基站向电磁阀发出的信号,输送电压为AC24 V。电缆采用铠装电缆,免套管,防鼠、防水。中央控制室和基站之间也采用电缆连接,通过电缆传送接收数据。
电缆传输信号的方式有分散式链路连接方式和总线型连接方式。分散式链路连接方式中,基站到每个电磁阀都单独设置1根单心电缆,信号通过电缆传输给电磁阀,不需要设解码编码设备;总线型连接方式采用双芯电缆,1根电缆内2根心线串成一个回路,电磁阀在这2根线上搭接,信号传输后需要设解码编码设备。分散式链路连接方式在田间系统自动控制领域为淘汰技术,经技术经济比较选择总线型连接方式。
中央控制室将控制方案、阀门动作信号通过光纤传输到基站,基站将信号通过电缆传输到阀控器,传递给电磁阀控制指令,电磁阀动作执行;同时电磁阀的状态信号,通过电缆传送到基站,基站通过光纤将此信号发送到中央控制室,最后在计算机上显示、保存相关状态信息以备操作人员等查询。在中央控制室和基站上设置转换器转换传输信号。
3 方案比较
有线/无线传输方式比较见表1。
无线方案与有线方案的主要区别是传输信号的方式不同,无线方案中央控制室和基站、中央控制室和阀控器之间传输信号采用GPRS/GSM网络无线传输方式;有线方案中央控制室和基站之间采用光纤连接,基站和阀控器之间采用电缆连接。2种方案都能传输命令、反馈状态,达到的功能一样。
无线方案的特点:①施工简单;②信号稳定性稍差,有延时现象;③需要运行费,合每公顷每年75元;④造价稍低;⑤需要每灌溉季节更换电池或充电电池。
有线方案的特点:①施工相对麻烦,需要开挖管沟,线路连接技术要求高;②信号稳定,瞬间到达;③维修难度稍大;④造价稍高;⑤运行不发生费用。田间设备能否安全运行是考虑重要因素之一。
本项目主要特点为种植枣树,枣树树干高度达到2.5～3 m,园区不需要每年翻耕。当采用GSM/GPRS无线通信网络时,带有小天线的阀控器需要外置。当采用有线方案时,电磁阀及阀控器可以装箱置于地面以下。种植枣园,农户每年需要雇请临时工,田间设备的维护及安全运行较受影响,现状就有农户将球阀置于地面以下防止损坏的情况。
当采用有线方案时需要铺设线缆,线缆不受损坏即防止线断是项目安全运行的条件之一。因项目区不需要每年翻耕,电缆线埋设于地面以下60 cm,电缆线采用防鼠咬、防水泡电缆,电缆不受损坏可以保证。当电缆出现线断的情况时,首先由中央控制室自诊断功能诊断,提高传输电流强度,频率由1 Hz左右提升到50～60 Hz,然后通过能动作的阀门与不能动作的阀门的位置初估断点区域,之后通过线钳表及伏欧表采用1/2距离排除法即可找到断点,将断线处重新连接即可。电缆不易受损坏,即使损坏也有较简易的办法进行维修查找。
运行期间是否发生费用也是本项目能否持续产生作用是考虑的重要因素之一。农户对于运行发生费用较敏感。无线方案需要每年每公顷约75元钱上交给电信运营商,同时需要每灌溉季节更换电池或给电池充电;有线方案运行不发生费用,田间亦不需要更换电池或给电池充电。
工程投资是否经济也是项目考虑的重点因素。无线方案设备直接费3 948.15元/hm2,有线方案设备直接费4 264.05元/hm2,有线方案较无线方案高约8.0%。
通信质量方面无线传输方式和有线传输方式都能满足使用要求,但无线传输利用GSM/GPRS无线通信网络传输存在着延时,存在着误码及丢包的情况,误码率≤10-4;利用通信电缆传输信号,不存在延时,不存在误码的情况。有线传输方式通信质量优于无线传输方式。
有线方案和无线方案都有在田间灌溉系统自动控制中实际应用,2种方案各有优缺点,2种方案投资相差较小。无线方案是最近几年田间灌溉系统自动控制的主要方式,但有线方案对果园适应性较好。
4 结 语
有线方案和无线方案都能在田间灌溉系统自动控制中满足信号传输要求,需要每年翻耕的大田作物采用无线传输方式即GSM/GPRS无线通信网络传输较优;每年不需要翻耕的果树采用有线传输方式即利用通信电缆传输信号较优。
参考文献
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信号传输与控制 篇4
上世界六十年代, 美国科学家发明世界第一台激光器, 光纤第一次进入通信领域, 随后对光纤进行不断的研究, 进入了飞速发展阶段, 主要优点包括:损耗低, 指相对于电缆, 同比程度下损耗比电缆小1亿倍, 损耗率极小;频率宽, 指在光谱上, 光的频率覆盖面极广, 比VHF频段高出一百多万倍;重量轻, 指相对于其他传输介质, 更小的体积可以传输更大的信息量;抗干扰能力强, 指传光不导电, 不受电磁场的影响, 保密性能高;保真度高以及成本不断下降。
光纤, 全名光导纤维, 是一种传输光能的波导介质。裸纤由以下3个部分组成:玻璃芯 (50-62.5μm, 位于最里层) 、硅玻璃包层 (125μm, 位于中间层) 、树脂涂层 (最外层) 。按照光纤的功能、用途等可以划分很多种类。本文主要按照传输模式对光纤进行分类:单模光纤 (含偏振。随着光纤的需求量越来越大及光纤理论体系的不断完备, 根据光纤不同性能分为保持光纤、非偏振保持光纤) 、多模光纤。
2 光纤传输网络的架构
简单的光传输网络包括光源、光检测器以及光纤。其中光源一般指二极管 (LED或LD) , 传输的原理及路径为:电信号→光信号→光纤传输→光信号→电信号。光纤传输网络有自身的很多优点:不产生电磁也不受电磁干扰影响, 保证了周围电气设备的安全, 也使自身传输介质的功能不受其他电气设备的影响;适合于数据传送。但是光纤的分节较为困难, 损耗较大, 在实际应用中使用的拓扑网络是解决这一问题的措施之一。
3 光纤信号传输系统应用于工业控制中的解决方案
在工业控制中一般要传输的是模拟信号, 因此设计最基本的3种传输方案进行对比分析:第一种是通过光端机直接传输模拟信号;第二种是采用电信号→光信号→光纤传输→光信号→电信号的原理进行传送;第三种是在通过光隔离器来进行传输信号。
3.1 方案一
以5公里左右的传输距离作为本次设计的传输距离, 通过光端机直接传输模拟信号传输的频率定为1MHz, 通过分析发现, 这个频率值可以通过光端机来进行传输, 费用计算如下表:
通过上表可知, 采用第一种解决方案总费用约6000元。通过光端机直接传输模拟信号的优点是网络构建较为简单, 成本低。同时, 这种传输方式有着自身难以克服的缺点:传输的质量受温度的影响很大, 在进行多种信号传输的时候, 发生相互干扰, 影响传输效率, 还有不稳定现象发生, 这种解决方法较适用于信号较少, 温度变化不大地区使用。
3.2 方案二
第二种方案采用电信号→光信号→光纤传输→光信号→电信号的原理进行传送, 不再用模拟信号传输, 传输方式是将模拟信号转换成数字信号传输。
使用的传输设备主要为数字光端机, 其他的传输设备与第一种方案相同。传输网络系统的架构与第一种方式相同, 第二种方案能有效克服第一种方案传输信号相互干扰的弊端, 可以同时传输4路以上的信号, 性能良好的传输设备, 可以同时传输几百路信号。第二种方案与第一种方案从性能来看要明显更高, 传输保真度高, 同时进行多路传输, 环境温度影响小, 传输稳定的脖颈, 从价格来看, 第二种方案还需要增加逆流转换器、AD转换器等模块, 增加了实际安装的工作量, 成本比第一种方案高20%左右。
3.3 方案三
第三种方案与第二种方案的传输原理相同, 都是不再使用模拟信号传输, 传输方式是将模拟信号转换成数字信号传输。第二种和第三种方案的不同在于第三种方案采用光电隔离器来代替原有的数字光端机。光电隔离器传输原理是以光为媒介传输, 对输入、输出信号有很好的隔离作用, 同时具备受外界环境干扰度小、性能稳定、使用寿命长、无触点、保真度高等优点, 是目前工业控制信号传输中应用最广泛的光电设备之一。
信号传输网路与第二种方案类似, 需要增加逆流转换器、AD转换器等模块, 同时还需要根据实际传输情况, 合理设计电路, 包括转换与逆转换的全过程, 加大了工作量。从工作原理看, 第三种方案输出信号不会影响输入端, 设计原理上更容易和逻辑电路配合使用, 实用性能提高, 输入输出端的相应时间缩短, 一般只需要微秒甚至毫微秒。
第三种方案从成本来看, 增加的光电隔离器需要2对, 成本约800元左右, 其他的设备如6芯多模光纤、逆流转换器、AD转换器等价格参考第一种方案, 要增加转换电路的设计及安装, 费用则根据实际情况而定。总体而言, 第三种方案工作量及成本增加, 性能最优。
以上三种方案, 通过从性能、工作量及成本分析可以看出, 各有优缺点, 选用时要根据实际情况而定。可以通过以下原则进行选取:传输信号种类不超过4种, 环境影响度不大, 对传输信号的要求不高时, 优先选择第一种方案, 因为成本较低, 设计简单, 产品成熟, 操作不复杂, 易于掌握;如果传输信号路数多, 对信号保真度要求高, 环境影响很大时, 优先选择第二种方案, 适合多路传输, 保证传输性能的同时能够有效节省成本;如果只是单向传输, 环境影响较大, 对信号保真度要求高, 优先选择第三种方案, 传输性能较好, 并能有效降低成本。
4 结束语
光纤信号传输系统是实现工业控制自动化的重要组成部分, 为保证工业控制系统中信号的真实真确性, 需要合理选择信号传输方案。文中的三种方案是针对5公里的传输距离进行的设计, 如传输距离很大, 需要将光纤换成单模光纤, 相对应的产品也要进行更换, 由于增加光纤长度, 总的成本会有所增加。
摘要：随着光纤技术的成熟, 电子产业的不断发展, 光纤信号传输系统在工业控制中得到广泛应用。文章对光纤进行简要说明, 架构光纤传输网络, 设计了5公里的传输方案, 并提出了选择不同方案的原则, 以提高整个光纤信号传输系统的使用寿命和传输性能。
数字音频信号的传输与测量 篇5
随着广播设备数字化技术的飞速发展, 广播发射机节目源已从原来的模拟音频信号逐步过渡到了数字音频信号。数字信号有诸多优点, 主要表现在数字信号对干扰不敏感、基本上与传输距离无关、可以再生、可由处理器进行修正以及更好地集成等。数字音频的标准有SPDIF、AES/EBU、M ADI等, 其中, AES/EBU又称为AES3, 是音频工程协会和欧洲广播联盟共同制定的标准, 它是传输和接收数字音频信号的数字设备接口协议。
我台广播节目传输的数字音频信号采用的就是AES/EBU标准, 其节目传输示意图如图1所示。从图1中我们可以看到, 从卫星接收机解码输出的AES/EBU数字音频信号, 经音频分配器后, 其中一路经平衡/不平衡转换器, 将数字音频信号由110Ω平衡信号转换为75Ω不平衡信号后通过同轴电缆送到发射机;另一路110Ω平衡数字音频信号送到数字音频光端机, 通过光缆送到发射机。
2 数字音频信号的传输
从目前来看, 传输AES/EBU数字音频信号不外乎如下几种方式, 即:屏蔽双绞线电缆传输、同轴电缆传输和光纤传输三种。下面结合我台数字音频传输实例, 分别介绍三种不同的传输方式。
2.1 双绞屏蔽线电缆传输
用双绞线屏蔽电缆传输模拟音频信号是最早使用的手段之一, 它的优点是:在传输距离较短时, 铺线较容易, 比起其他传输手段来说, 投资相对少, 技术较成熟, 维护方便等。其缺点是:传输距离较远时频响较差。
模拟音频的频响为20Hz到20kHz, 它可以通过双绞线屏蔽电缆从一处传输到另一处。由于音频电缆上所使用的插头从RCA到专业的X LR接插头, 种类繁多, 因此, 当人们刚开始考虑专业数字音频信号的传输时, 就很自然地选择使用带有XLR插头的双绞线屏蔽电缆。数字音频双绞电缆与标准模拟音频双绞电缆的区别关键在于特性阻抗指标。AES/EBU标准由于公差范围宽, 特性阻抗范围可以从88Ω到132Ω;标准模拟音频电缆的特性阻抗从45Ω到70Ω。如使用模拟音频电缆线传输数字音频信号, 因阻抗不匹配, 会导致信号反射及抖动, 从而在接收端产生误码, 由于这个原因, 推荐使用100Ω至120Ω的屏蔽双绞线数字音频电缆用于数字音频传送 (电缆的阻抗不是直流阻抗, 而是高频信号下的交流阻抗, 万用表是测量不出来的) 。数字音频信号通过平衡屏蔽的双绞线电缆从一个发送器传输到另一个接收器的距离可达100m。
图2是AES数字音频双绞线传输的电路示意图。在AES数字音频信号传输中, 通常使用RS-422A数据通讯的标准驱动器和接收器芯片, 而使用变压器耦合可获得较好的共模拟制, 且避免了信号的大地回路, 电缆较长时也可使用均衡补偿。
2.2 同轴电缆传输
如果通过某种方法将AES数字音频信号电平变为1V, 阻抗变为非平衡75Ω, 那么就可以将数字音频信号如同视频信号一样传输。图3为使用同轴电缆进行数字音频传输的原理示意图。其传输规范为AES发布的一份文件AES3ID, 在该文件中, 描述了同轴分配装置的优越性, 还包括了电缆、电缆平衡器以及接收器电路等方面的信息, 在接收器的信息中, 还包括当需要将AES3格式的信号长距离 (1000m) 传输时或在模拟视频分配设备的环境中使用时, 标准AES3设备与电缆系统进行转换的变换器。我台广播节目通过平衡至不平衡变换器将110Ω阻抗变换为75Ω阻抗, 并通过同轴电缆进行节目传送, 其稳定传输距离已达500m, 平衡/不平衡转换器原理图如图4所示。
需要指出的是, 平衡和不平衡传输系统不能直接对接, 原因主要有两个:
(1) 电平不匹配
AES数字音频信号是TTL的5V电平, 遵循RS422的接口, 而BNC的AES/EBU接口的电平是0.5V, 比较低幅度的信号送入XLR的5V接口容易发生电平不翻转的问题 (AES/EBU平衡的接收器最低的输入幅度要求大于200mV, 0.5V的BNC接口外加线路损耗, 尤其是低频的电阻损耗和高频的介质损耗, 往往中长线路不能保证其衰减控制在-6dB以内) 。此外, 用平衡直接连接到不平衡, 输入信号太大, 加重了发送端的负载。
(2) 阻抗严重不匹配
75Ω与110Ω直接对接, 在整个传输系统中会出现回波, 它重叠在原信号上, 使得传输系统的孔径变小 (眼图抖动变大, 开度减小) , 当小到接收器不能正常解码而时常出现误码时, AES/EBU每个子帧的校验位将出错, 接收器会将这个错误子帧丢弃, 造成音频传输错误。
在平衡和不平衡传输系统之间通常要加装变压器, 用来进行电平和阻抗的转换。
2.3 光纤传输
光纤传输信息时, 是将电信号转变为光信号, 然后在光导纤维内部进行传输, 因此光纤传输具有很强的抗干扰性、保密性和可靠性;它的传输损耗小, 传输容量大, 不会因大气条件变化而带来质量损伤, 也不存在带宽瓶颈问题;它还具有体积小、重量轻、铺设容易等一系列优点。目前, 光纤传输设备使用简便, 没有同轴电缆的均衡需求, 光纤传输设备几乎不需维护, 且可靠、稳定、便宜, 因此, 采用光纤通讯技术, 可以大大提高广播电视节目的传输质量。目前, 一条单模光纤可以传输2.488Gb/s的数字信号。采用1550nm光波长时, 中继距离可在100km以上, 图5是数字音频光缆传输的原理图。
采用光缆传输在发送与接收端需要增加额外的光端机, 相对于无源的电缆传输, 也增加了一个故障环节, 但其在抗干扰性能和传输距离上却有着电缆无法比拟的优点。
3 数字音频信号的测量
AES/EBU数字音频信号可采用平衡传输方式, 也可采用非平衡传输方式, 虽然这两种传输方式输入/输出接口的阻抗和电气特性有所不同, 但是两种传输方式所传输的数据帧结构却是一致的, 都是遵循AES/EBU帧结构标准。
3.1 电气特性
数字音频信号采用不同的传输方式, 其对应的接口和电平都各不相同, 表1为采用平衡双绞线进行数字音频传输时的电气接口参数, 表2为采用同轴电缆进行数字音频传输时的电器接口参数。
3.2 数据帧结构
要对数字音频信号进行测量, 首先要了解AES/EBU数字信号的结构特点以及各个校验位与状态帧的含义, 测量时可采用专用设备, 也可采用数字存储示波器来完成。在AES/EBU数据帧中包含了时钟信息、音频数据帧、非音频数据三种数据类型, 下面将分别对这三部分数据信息进行介绍。
3.2.1 时钟信息
在AES/EUB数字音频信号中, 采用“双相位”编码方式, 将信号的时钟信息嵌入AES/EBU数字音频信号流中。
在“双相位”编码方式中, 把每一个逻辑“1”和逻辑“0”位所占用的时间称为一个“时间片”, 在逻辑“0”位时, 只在“时间片”的开始与结束处信号进行高、低电平的跳变;在逻辑“1”位时, 不仅在“时间片”的开始和结束处信号进行高、低电平的跳变, 同时还要在“时间片”的中央再进行一次高、低电平的跳变。如一段001010的数据经过“双相位”编码后的电平图如图6所示。
在图6中, 时间片1、2、4、6中传输的是“0”, 时间片3、5中传输的是“1”, 则除了在时间片的开始和结束处分别有一个电平的跳变外, 在时间片的中央还有一个电平的跳变过程。
通过这种传输编码方式有以下两方面的好处:第一, 接收端可以从传输的信号中重建信号的传输速率, 从而得到所接收信号的时钟信息;第二, 通过这种传输编码, 可以消除传输链路上由于“常1”或“常0”而造成的积累电平, 使传输链路上的电平处于0V。
3.2.2 音频数据帧
在AES/EBU数字音频信号中, 音频信息以数据帧的方式传输, 其中每个音频数据帧包含左、右两个子帧, 并以串行的方式排列传输, 左子帧在前、右子帧在后。左、右两个子帧的结构是一致的, 其构成如图7所示。
从图7中可以看到, 在左、右子帧中各占有24bit的长度的音频数据, 其内容为一个采样信号的量化数值。LSB为最低有效位, MSB为最高有效位。24bit音频数据表示最高的量化深度为24bit, 同时在传输量化深度为16或20bit的音频数据时, 可以采用最低有效位向右移动相应位, 将最低有效位左边的数据位给予置“0”的方式来完成。图8为一个音频数据是16bit长的左、右子帧示意图。
图7、图8中, 各字段和字母的含义如下。
(1) Preamble:标识数据。其编码方式不遵循“双相位”编码规则, 也是在AES/EBU信号流中唯一不遵循“双相位”编码规则的数据。其占有的时长为四个“时间片”, 在这四个“时间片”长的脉冲中, 会出现一个或两个持续时长为1.5个“时间片”长度的逻辑“1”或逻辑“0”脉冲。如图9所示。
Preamble通常有如下三种类型的标识数据:
(1) X类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是左声道的音频帧;
(2) Y类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是右声道的音频帧;
(3) Z类型的标识数据, 表示在标识数据后跟的是一个左声道的音频帧, 同时也表示是一个新的状态数据块的开始。
(2) V:有效位 (Validity bit) 。其功能主要是确认传输数据的有效性。如果有效位被置为“1”, 表示接收到的数字音频信号不适合转换成模拟信号, 在其它情况下, 比如传输的数据产生了一些错误或在帧中传输的数据不是线性的PCM音频数据, 都会使有效位置“1”。
(3) U:用户数据位 (User-bit) 。在AES/EBU信号中没有使用。
(4) C:通道状态位 (Channel-status bit) 。在AES/EBU数字音频信号协议中, 规定每192个音频数据帧为一块, 块中包含有192个左帧、192个右帧, 每个块的开头标识为Z类型的标识数据。在块中所有的左帧和右帧内的通道状态位就分别组成了一个192bit长度的左状态信息数据和右状态信息数据, 也就是说, 单个帧中的通道状态位是没有意义的, 一个音频块的数据类型、采样频率等信息是通过块中所有帧的通道状态位组合起来实现的。
(5) P:奇偶校验位。为该子帧的奇偶校验位。
3.2.3 非音频数据
如上所述, 每个音频块含有192个帧, 其中所有的左帧和右帧内的通道状态位, 组成了一个192bit长度的左状态信息数据和右状态信息数据, 这192位作为192/8=24个字节, 对块中的音频数据进行说明, 表示了所传数据的采样频率、量化深度、循环校验码等信息。
3.3 数字音频信号的码率
我们知道, 一个音频数据块有192个帧组成, 每个帧由两个子帧组成, 帧在使用的采样率下重复。第一个子帧包含来自通道A中的采样数据或是立体声中在左声道的采样数据;第二个子帧为通道B或是立体声右声道的采样数据, 每个子帧含有32bit的数据。在48kHz采样频率下, 其码率为:
帧中的一个数据比特持续时间为:1/3.072Mbps=325.5ns, 每个音频帧包括64bit, 每个音频帧的持续时间为:325.5ns×64=20.83μs, 在双相标志码编码后, 数据传输率将提高到两倍, 即:3.072×2=6.144Mbps, 一个双相标志码比特单元时间为325.5ns/2=163ns。
知道了码率和数据比特和音频帧的持续时间, 在使用数字存储示波器进行测量时, 就能根据要测量的内容调整时间参数了。比如要查看一个音频帧, 那么我们可以根据音频帧的持续时间20.83μs, 将扫描时间调整到大于21μs等。
3.4 专业数字音频测试仪器
目前, 许多厂家针对AES/EBU数字音频生产出了一些专业测试仪器, 这些仪器可按AES/EBU和S/PDIF (IEC60958标准) 标准, 对数字音频信号进行电学和定时同步 (抖动) 分析以及其他测量;仪器可通过对“连通性”的检查, 再结合其内置的自动测试程序, 可在各种环境和场合下快速且可靠地完成正常/失效的判断指示, 提供比示波器更专业的测量和检查手段, 以确保数字音频系统的可靠运行。
有些仪器还具有详细诊断功能, 比如, 音频、通道状态数据内容及电学参数等诊断, 其中电学参数包括:信号源及同数据相关的抖动、振幅和眼图闭合诊断等。甚至有些仪器还提供了信号发生器功能, 可通过一系列特别设计的AES/EBU标准数字音频接口测试信号, 包括:信号源恶化的信号、与数据相关的抖动信号、用于bit误码检测的伪随机序列信号 (PRS) 等, 用来测试传输通路的可靠性和传输媒介的损耗情况。
4 小结
随着电台广播节目数字化的普及, 数字音频已逐渐取代了模拟音频的传输与调度, 为充分发挥数字音频的优势, 只靠使用万用表简单地测试信号通路的连通与否, 已无法满足数字音频信号传输的要求。只有明确了数字信号传输的电气特性和数据帧结构, 才能发现数字信号传输过程中出现的问题并及时进行处理, 用以确保广播传输发射工作高质量、不间断地运行。
摘要：本文结合实际应用讲述了AES/EBU数字音频信号的三种传输方式和传输方式之间的转换方法, 并对AES/EBU数字音频信号的电气参数和数据帧结构进行了详细的描述。
视频信号转换与光纤传输技术研究 篇6
1 几种视频信号转换器的转换分析
视频信号转换主要是针对几种视频信号转换器之间的转换, 例如:AV转换为HDMI、S-Video转换为VGA、DVI转换为VGA以及AV转换为VGA等。
(1) AV转换为HDMI。该转换器能够把S-Video信号、AUDIO (L/R) 立体声信号经过数字化处理, 进而转换成为HDMI信号输出, 其主要作用是在很大程度上提升图像与声音的质量与效果。并且将CVBS信号提高至1080P的逐行信号, 其图像表现的更为稳定, 更为清晰。主要是把VCD、DVD以及普通摄像机等的模拟数字机顶盒的音视频信号转换成为HDTV信号, 然后再通过HDMI接口接到数字电视中。并且, HDMI在输出上的分辨率非常高, 可达1920*1080@85Hz[2]。
(2) S-Video转换为VGA。主要运用于高质量的视频转换, 并且能够在视频、SVIDEO以及电脑主机之间进行切换。具有的主要功能为冻结功能。通过转换所形成的图像具有稳定性而且清晰度非常高。色彩还原性强, 画面通透感强烈。
(3) DVI转换为VG。可以对图表分辨进行自动检测, 并且能够对最优越的图形分辨率进行调整。通过DVI转换为VG能够将图形与图像文字无损且精细地显示出来, 普遍运用在数字显示当中。
(4) AV转换为VGA。该转换器具有便携式的特点, 它的主要功能是把计算机输出信号转换为电视机能够接受的信号。其分辨率具有很高的特性, 可达1280x1024@85Hz。并且可以提供电脑与电视同步显示、垂直位置与独立水平调整、触键面板等特别的功能。它在供电方面采用USB接口或者键盘口, 安装具有简易性, 结构精简, 便于携带。其影像处理技术的优越性可以为广大用户的简报、产品演示以及游戏娱乐提供极大便利。
2 光纤传输技术在数字电视中的应用探究
基于光纤传输技术中的1550纳米技术系统和SDH传输网络技术在数字电视中有着极其广泛的应用。下面笔者便从这两大方面的应用进行分析探究。
2.1 1550纳米技术系统在数字电视中的应用
近年来, 由于1550纳米技术其设备价格下降, 且技术相当成熟, 所以在数字电视中得到了极其广泛地运用。在数字电视中, 采用1550纳米技术拥有技术指标优势以及成本控制优势。能够在本地HFC网络里将数字电视信号传输出来, 该传输方式的费用低, 传输容量大。因为整个网络里仅有一个数字前端系统, 所以网络维护显得简单化、在管理方面即为方便以及运营费用也非常低。但是在增加传输的频道数量与频道的频率提高之后, 随之而来也出现了一些问题。所出现的问题主要会对运营以及服务质量造成影响。总体上来说, 1550纳米技术系统在数字电视中的应用还是具有很大的实效性与科学性。
2.2 SDH传输网络技术在数字电视中的应用
目前, 通信网以大容量标准化为发展方向, 而之前的PDH传输系统因为接口无统一规范、复用方式不当, 并且运行维护不便利等缺陷, 已经逐渐成为了现代通信网所面临的难题。鉴于此, 近年来, 研发了一种SDH传输网络技术。该技术在接入网中运用具有有效性, 能够把核心网里的宽带优势以及技术优势带进接入网的领域内。并且通过SDH同步复用、具有标准特性的光接口以及高强度的网管能力等的辅助, 能够让接入网在未来的发展领域中处于安稳状态。目前, 已经有50%以上电视用户的光纤采用了SDH技术, 按照预测, 在今后两年, 采用SDH技术的电视客户将达到70%[3]。另外, SDH技术也在不断地进步和创新, 例如:网络业务的自动生成、报警监控以及故障辅助定位等领域, 都是其发展的方向。并且, 从用户等级定义的支持、宽带出租以及宽带计费等功能可以看出SDH技术有着极其广泛的发展前景。
3 结语
通过本课题的分析与探究, 充分认识到视频信号转换的几种形式, 如:AV转换为HDMI、S-Video转换为VGA、DVI转换为VGA以及AV转换为VGA等。通过视频信号转换, 能够在很多方面提供便利。进而对SDH传输网络技术在数字电视中的应用与1550纳米技术系统在数字电视中的应用进行了分析。最后得出结论:光纤传输技术是一种非常安全的传输方法, 并且能够提供非常宽广的通信频率资源。
摘要：视频信号转换与光纤传输技术有着非常密切的联系, 现如今光纤传输技术主要运用于数字视频信号与计算机视频信号当中。本课题首先分析了几种视频信号转换器的转换, 进而针对光纤传输技术在数字电视中的应用进行了分析与研究。
关键词：视频信号转换,光纤传输技术,数字电视
参考文献
[1]马昕.视频模拟光纤传输系统的探讨[J].中国安防产品信息, 2012, 08 (11) :23-24.
[2]刘广法.胡晓吉.基于TMDS差分技术的VGA长线传输系统研究与设计[J].计算机工程与设计, 2011, 09 (11) :12-14.
信号传输与控制 篇7
关键词：感应耦合电能传输,能量调制,软开关
1 引言
感应耦合电能传输(CPT)技术是一种基于电磁感应耦合原理的非接触式电能传输技术。通过一次侧、二次侧线圈间的耦合磁场实现电能从静止电源系统向一个或多个可移动用电设备的非电气直接接触电能传输方式[1]。然而在随钻井下通信、医用体内植入系统等设备应用时需要实时检测系统的工作状态或传递控制指令,因此系统需要在非接触传输电能的同时实现信号的同步传输。研究发现由于感应电能传输系统中磁能转换机构及高频电能逆变器的存在,如果电能与信号分别用两个通道传输,电能对信号的传输有很强电磁干扰问题。因此需要研究适应于感应电能传输系统中基于能量传输通道的信号有效传输方法,实现电能与信号的同步传输。感应式电能与信号混合传输技术就是在非接触电能传输的同时传输数字信号,电能与信号共用一个电磁耦合机构和感应线圈。
目前,CPT系统中信号传输有以下三种方法,方法一:在能量传输电磁耦合机构中增设一对信号传输线圈[2]。该方法信号解调部分需要做滤波等处理,增加了系统设计的复杂度,同时电能干扰问题严重。方法二:通过对极谐振逆变器的控制,使得发射线圈电流幅值持续过零.在过零时段进行信号的传输[2]。该方法中发射线圈电流断续,对次级电能拾取电路要求复杂,并且对电路参数要求高,电路的鲁棒性差。方法三:在主电路上增设开关器件,通过改变逆变器电能流的幅值传输数据[3]。该方法中的逆变器只能工作在小功率的情况下。文中根据CPT系统谐振变换器存在多软开关工作点的特性,提出一种基于切换谐振逆变器开关管软开关周期的信号调制方法。该方法解决了CPT系统中传输数字信号需要增设一组线圈的问题,同时传输数字信号时电能电流不断续。
2 系统结构及信号传输原理
2.1 系统结构
图1所示为本文提出的一种带信号传输的CPT系统原理结构图,该结构图在原来CPT系统基础上增加了初级回路的信号调制部分和次级回路的信号提取与复原部分。在功率传输电路中通过调制器改变谐振变换器的开关控制周期,可以将传输数据调制于功率信号上,另外在不改变原有非接触电能传输拓扑的基础上完成传输数字信号的任务。由于电能本身携带数字信号,所以使用这种传输方法信号与能量传输之间不存在相互干扰。由于信号传输过程中载波频率不发生变化,所以不存在相频失真和幅频失真。其工作原理如图1(a)(b)所示。
2.2 信号调制原理分析
图1(a)所示的电能高频逆变器是一种串联谐振型逆变器,主要由电流检测单元,软开关切换控制器和四个开关管S1-S4以及一个谐振网络组成。为了提高功率传输效率,要求其全桥逆变器工作于软开关状态,对初级谐振电流周期函数i*p(t)=0求解计算得知原边谐振电流周期函数存在一系列过零点,如图2所示。这些过零点对应的时间都是系统ZCS周期[4],如图1所示系统通过调制器控制开关管的触发脉冲周期在T1(A点对应的时间)与T3(C点对应的时间)之间切换,把需要传输的数字信号加载到初级线圈的谐振电流上,形成综合能量信息流传递到次级回路。
当数字信号为1时,调制器产生周期为T1的控制脉冲触发开关管的通断,初级电路在电感上形成高频交流电流。电容CP、电感LP和电阻构成谐振网络,图3依次为初级发射线圈的电流、开关管S2/S3触发脉冲,开关管S1/S4触发脉冲的Matlab仿真波形。从图中可以看出触发脉冲在谐振电流每个半波切换一次,都发生在电流过零时刻。工作点A是系统的通常的基波谐振频率点,系统工作在基波谐振状态。
当数字信号为0时,调制器产生周期为T3的控制脉冲触发开关管的通断。因为谐振电路阻尼系数的存在,当控制脉冲周期增大时初级电感储能减少,因此初级发射线圈电流减小,图4所示依次为初级发射线圈的电流波形,开关管S2/S3触发脉冲,开关管S1/S4触发脉冲。可以看出当开关的切换频率降低为T1的1/3,触发脉冲在谐振电流每3个半波切换一次,电流的幅值也约为其1/3。但电流的频率与基波谐振频率一致,因此如果系统在这两点之间切换,将不会导致电流波形突变。
图1(b)示为次级回路,拾取线圈(电感LS)将感应到的电流转换成电压,再经过信号提取与复原电路得到被传输信号。由于初级线圈电流幅值发生变化,因此不能直接与负载相连,为了减小信号传输带给能量传输的影响,必须在能量的拾取端进行功率调节。功率调节方法有很多,通常是在副边拾取端整流滤波后加DC/DC变换器调节输出电压,或是副边短路解耦控制,在拾取线圈上并联一个短路开关,以一定的频率及占空比控制拾取端解耦就可以调节拾取到的功率。
3 能量与信号混合传输特性分析
能量与信号混合传输是通过改变逆变器的控制频率使数字信号调制到能量电流波形上,由于谐振网络作为综合能量信息流的传输通道,因此谐振网络的阻抗特性将影响功率传输特性与信号传输特性。
3.1 功率传输特性分析
由于感应电能与信号传输过程是通过近场耦合完成的,假设没有向外辐射能量。初级谐振网络的等效电路由图5所示,R′11为次级回路折射到初级的反射电阻,X′11为次级回路折射到初级的反射电抗。初级回路发送功率为:
式中P1—消耗在发送电路上的功率
P2—次级电路接收的功率
当感应电能传输时,电路工作在谐振状态。这时X11+X′11=0次级电路接收到的功率:
设
得
式中k—功率耦合因子
由(4)式可以看出当λ=1时,次级电路接收到来自初级电路的功率最大。因此设计系统时应调整参数使得R11=R′11次级电路接收到的功率最大,此时。
3.2 信号传输效率分析
在感应式能量与信号混合传输中,信号载波即为电能,次级线圈接收到的可知感应信号传输效率:
由(3)式可知(5)可表示为。从式(5)中可知信号传输效率η随λ的增大而增大,在感应式电能与信号混合传输过程中,要保证能量的传输效率最大。此时λ=1,信号传输效率η=50%。
3.3 信号提取与复原
电感Lsense将接收线圈电感LS中的电流转换成电压Vin,信号提取与复原是通过检测副边电压的幅值变化来实现的。图6是一种实现电路,该电路包含两路不同参数设计的包络检波器和一个比较器。
包络检波器1由D1,C1和R1组成。RS,CS构成的低通滤波器用于滤去高频电能。当2π/ω≪R1C1≪τ(τ为避免惰性失真的最大截止时间)时,电压Vout1反映输入电压Vin的包络变化。包络检波器2基本结构与包络检波1一致,只是电路设计的参数不同,当R2C2≫τ,输出电压Vout2基本不变,可认为是直流,再经过电阻R5,R6分压,将分压后的电压Vout3作为判决电压,比较器输出信号,实现了信号的提取与复原。
4 实验分析
为了验证本方法的可行性,搭建了电路参数如表1所示基于CPT系统的能量与信号混合传输实验电路,实验测试波形如图7至图9所示。
图7中为待传输的数字信号和初级电感电压波形。由图可以看出,在不同的数字信号时,初级电感电压幅值发生变化。
图8中为拾取电感LS电压波形与负载电压波形,调幅调制后的电能经过功率调节器和稳压环节。输出了平稳的直流电压供给负载。
图9中为包络检波器1的Vout1输出波形,包络检波器2的输出经过分压Vout3的波形以及复原的被传输信号。
5 结论
在CPT系统中,提出基于能量通道实现数字信号传输的方法。该方法通过切换开关管控制脉冲频率的方式,在原副边耦合线圈间形成综合能量信息流,电能接收端在接受电能的同时,提取被调制信号的特征并进行信号复原。搭建了实验平台,验证了本方法的可行性,为CPT系统中信号传输提供了新的思路。
参考文献
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[3]周锦锋,孙跃,苏玉刚(Zhou Jinfeng,Sun Yue,Su Yu-gang).感应耦合电能与信号同步传输技术研究(Syn-chronous transmission of inductively coupled power andsignal[J].重庆工学院学报(J Chongqing Inst.Tech.),2009,(4):12-17.
信号传输与控制 篇8
在二十一世纪, 网络的普及为现代人们提供了更多的信息传输方式, 在这样的环境下, 广播电视逐渐消失在现代年轻人的生活当中, 取而代之的是网络中的各个视频平台, 如爱奇艺、搜狐视频、优酷网等, 这些平台能够传输给人们更流畅的信息内容, 与广播电视的信号传输方式相比, 具有更快速、顺畅的特点, 但是, 倘若这些平台失去了网络的支持, 则无法有效的接收信息传输信号, 视频功能也会失去, 因此, 从实用性的角度来看, 广播电视的实用性更强, 不受网络技术的限制, 为了让广播电视的信号传输工作能够实现稳定发展, 采取有效的信号检测方法是实现广播电视可持续发展的核心所在[1]。
1 广播电视
广播电视是通过无线电波信号或导线信号的传输方式向各个城市的人们传递信息内容。在现代, 只有声音形式的信息属于声音广播, 而电视广播不仅具备图片与声音, 还具备动态形式的视频信息, 这是我国广播电视技术不断进步的成果。广播电视在相继得到研发后, 人们接收的信息面越来越广泛, 同时也促进了现代社会的进步, 也让人们意识到科技技术的重要性。广播电视在通过信号传输技术传递信息的过程中, 人们所受到的影响是不可忽视的, 许多关于社会价值观内容的信息在经过广播电视的传播后会对人类以及整个社会有着深远的影响, 并且, 随着我国企业形式的逐渐商业化, 许多企业都会利用广播电视的平台来宣传自己企业的产品信息, 以此提高企业的整体销量, 促进企业的发展, 另外, 伴随现代社会的不断进步, 广播电视平台的用途已不仅仅只是用于信息的传递, 在对社会工作人员以及执法人员的工作内容上, 广播电视平台具有良好的监督作用, 广播电视的信息传输与其它媒体的信息传输方式相比, 具有较高的真实性以及普遍性, 没有年龄限制[2]。
2 广播电视的信号传输技术
(1) 微波信号传输技术。微波传输技术是现代应用非常广泛的一项技术, 这项技术属于无线式传输, 与其它有线式的信号传输技术相比, 能够避免出现自然灾害、人为破坏等因素所导致的信号传输障碍现象。微波信号传输技术还具有长途稳定的传输特点, 在跨越海洋以及山区地质环境区域时微波信号不会出现较大影响, 而传统的线缆在传输信号过程中, 会受到外界环境的影响出现信号不流畅的现象, 并且无法穿越地域较长的地区, 因此具有一定的限制。但是, 微波信号的传输方式在传输时信号会经过大气层以及许多城市当中的高层建筑群, 而信号在经过这些区域时, 信号的传输会被减弱, 因此, 这也是现代广播电视信号传输工作需要完善的问题[3]。
(2) 卫星信号传输技术。目前, 卫星信号传输技术在我国现代广播电视信号传输技术中占领着重要的应用地位, 并且是广播电视信号传输技术中的必不可少的传输技术, 卫星信号传输技术与其它众多类型的信号传输技术相比具有很多的优势。
卫星信号传输技术的传输方式主要是通过地面广播电视台发出了信号后再通过卫星接收并传播到达信号的传输区域, 以此实现信号的全程传输。从卫星信号的传输技术整体来讲, 卫星信号的覆盖面积非常广泛, 对于地球中的各个区域面积都能够广泛的覆盖卫星信号, 因此许多地区都能够接收到来自于卫星传输的信号, 这是因为卫星的位置是位于地球的上方区域, 所以信号的传输面积非常广泛。由于卫星信号传输属于二次传播, 因此卫星所传输的信号相对较为稳定, 广播电视的画质与声音也非常清晰, 不会出现断断续续的现象。从各个方面来说, 卫星信号传输技术的特点具有覆盖面广泛、信号传输流畅、信号传输稳定, 不易受外界干扰。但是, 卫星信号传输技术与微波信号传输技术都有一个共同点, 在信号传输过程中都需要经过大气层这个领域, 因此信号会有出现减弱现象。不过, 卫星信号的传输与其它信号的传输方式相比较, 卫星信号的传输方式具有建设速度快、投资成本低、不会因地理位置而出现建设困难等现象, 这些优势是其它信号传输技术无法比拟的。
(3) 光纤信号传输技术。随着我国信号传输技术的不断研发, 光纤信号传输技术的应用范围越来越广泛, 这是因为光纤传输技术具有传输信息含量大, 信息传输具有较高完整性, 难以受到电磁波的干扰和影响, 光纤传输技术的设备材料具有轻便、保密度高等优点, 依据光纤传输技术的这些优点, 光纤传输技术在广播电视信号的传输应用中有着非常广泛的作用, 它在广播电视的信号传输工作中被作为基础的网络建设, 由此可见, 光纤传输技术在广播电视信号的传输工作中有着非常重要的应用价值。
3 广播电视信号传输的检测方法
广播电视信号传输的检测工作是确保信号稳定传输以及顺利传输的重要工作环节, 是保障人们观看高清电视内容的重要途径。而随着我国广播电视信号传播技术的不断进步, 我国的信号传输检测工作也逐步的得到了相应的开发, 并且随着广播电视信号问题的频繁出现, 信号的检测工作也开始受到了重视, 现已成为广播电视运行中必不可少的工作环节。在广播电视信号传输的检测方法中, 总共分为4种在不同情况下的检测方法, 第一是正常的信号检测, 当广播电视的信号传输并无出现异常现象时, 为了确保对广播电视信号传输的实际状况有一定的了解, 可对广播电视信号传输通道中的信号进行检测, 检查其信号是与正常的信号频率相一致。第二是当广播电视信号在传输过程中受到外界干扰现象时, 其主要是针对干扰信号源进行查找, 普遍情况下, 广播电视信号传输受到干扰影响的因素有两个, 分别是人为因素与自然因素, 因此, 在信号受到干扰现象时工作人员首先要做的就是找出干扰因素。第三是根据信号传输的不同干扰因素进行考察。当广播电视在播放过程中出现了干扰现象时, 需要对信号干扰源进行检测, 普遍会对节目信号以及噪声现象进行检测。
4 结束语