專利名稱：一種單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸增距提速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于選頻放大電路的能夠提高單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸距離和速率的方法。
背景技術(shù)：
阻抗為75Q的單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸多采用模擬調(diào)制方式傳輸，頻分復用是目前模擬通信中最主要的一種方式，廣泛應用于有線電視和微波通信，但有兩個缺點一是調(diào)制和解調(diào)設備比較復雜，二是因濾波器特性不夠理想和信道內(nèi)存在非線性而產(chǎn)生路間干擾。阻抗為50Q的單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸采用數(shù)字基帶傳輸或者載波數(shù)字調(diào)制，相同信噪比條件下數(shù)字基帶傳輸誤碼率低于載波數(shù)字調(diào)制。由于同軸電纜固有的頻率衰減特性，傳輸速率和傳輸距離成為單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。現(xiàn)有技術(shù)中多數(shù)采用中繼的方式提高傳輸距離，但很多場合要求長距離同軸電纜需完整無斷點，中繼方法也就不能滿足實際需要，現(xiàn)有無中繼單根同軸電纜載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)傳輸距離不大于400m，傳輸速率不大于10Mbps。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，提供一種能夠增大單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸距離和提高傳輸速率的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的上、下行數(shù)據(jù)時分復用并采用曼徹斯特碼基帶傳輸，每幀時隙分別由上行數(shù)據(jù)時隙、空閑時隙、下行數(shù)據(jù)時隙、空閑時隙組成，上、下行數(shù)據(jù)之間留有空余時隙避免同軸電纜傳輸延時造成上、下行數(shù)據(jù)發(fā)生重疊；選頻放大電路構(gòu)成頻域均衡器補償同軸電纜頻率衰減，從而在接收端能恢復出與發(fā)送端相同的基帶信號；利用每幀上行數(shù)據(jù)幀頭時鐘信息提取時鐘并再生連續(xù)時鐘解調(diào)上行數(shù)據(jù)，下行數(shù)據(jù)根據(jù)再生同步時鐘找到相應的下行時隙進行發(fā)送，達到上、下行 數(shù)據(jù)同步傳輸；具體包括以下步驟步驟一，上行數(shù)據(jù)在源時鐘統(tǒng)一分配上行時隙，將上行數(shù)據(jù)變成曼徹斯特碼并在幀頭位置插入與源時鐘頻率一致的數(shù)據(jù)，濾波去除毛刺，通過寬帶變壓器匹配后發(fā)送至同軸電纜；步驟二，上行數(shù)據(jù)經(jīng)過同軸電纜后，通過寬帶變壓器匹配接收，根據(jù)上行數(shù)據(jù)頻率范圍進行合理參數(shù)選擇進行選頻放大、門限判決獲取與上行數(shù)據(jù)發(fā)送端幾乎一樣的基帶信號，利用異步高頻時鐘對每幀上行數(shù)據(jù)幀頭采樣并鎖存，然后對后續(xù)時隙計數(shù)器地址賦相應鎖存值，相當于把采樣幀頭信息連續(xù)復制直到下一幀，再生出和幀頭頻率一致的連續(xù)時鐘信號，通過鎖相環(huán)跟蹤鎖存后得到與發(fā)送端同步時鐘，上行數(shù)據(jù)就可被鎖相環(huán)時鐘解調(diào)出來；步驟三，下行數(shù)據(jù)通過鎖相環(huán)同步時鐘找到相應的下傳時隙，把下行數(shù)據(jù)信息編碼濾波通過寬帶變壓器匹配后發(fā)送至同軸電纜；
步驟四，下行數(shù)據(jù)經(jīng)過同軸電纜后，通過寬帶變壓器匹配接收，根據(jù)下行數(shù)據(jù)頻率范圍進行合理參數(shù)選擇進行選頻放大、門限判決獲取與下行數(shù)據(jù)發(fā)送端幾乎一樣的基帶信號，利用上行數(shù)據(jù)源時鐘就可把下行數(shù)據(jù)解調(diào)出來。本方案所述的曼徹斯特碼的有用信號頻譜主要由基頻和倍頻組成，通過同軸電纜后基頻和倍頻信號幅度相差很大，選頻放大電路利用濾波器的頻率特性去補償基帶系統(tǒng)的頻率特性，將基頻和倍頻信號處理成幅度一致的信號，并且通過低通濾波器將同軸電纜傳輸產(chǎn)生的高頻反射無用信號過濾。本發(fā)明能帶來以下有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，此方法可以使接收端能接收信噪比較低的信號，不僅提高同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸距離，而且同時可以提高傳輸速率。信號通過長距離同軸電纜后，在有用信號幅度比噪聲幅度幾乎相同甚至還小，通過選頻放大電路可以有效地將有用信號放大，提高信噪比，恢復出發(fā)送端的基帶信號。放大濾波后的信號通過門限判決可以獲得與發(fā)送端幾乎一樣的基帶信號。通過本方法在IOOOm單根同軸電纜上可以雙向傳輸20Mbps的數(shù)據(jù)。


圖1單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸增距提速電路框圖；圖2選頻放大電路框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本技術(shù)方案進行詳細說明如圖1所示，單根同軸電纜120兩端分別定義為A端110和B端130，上行數(shù)據(jù)定義為A端110發(fā)送至B端130，下行數(shù)據(jù)定義為B端130發(fā)送至A端110。A端110具有源時鐘，A端所有信號受A端時鐘114統(tǒng)一同步控制，將上行數(shù)據(jù)編碼111并在幀頭位置插入與A端時鐘114頻率一致的數(shù)據(jù)一起放置于上行時隙中，經(jīng)過濾波112、寬帶變壓器113匹配發(fā)送，通過同軸電纜傳輸至B端130 ；B端130通過寬帶變壓器134匹配后接收上行數(shù)據(jù)，選頻放大133、門限判決132后從上行數(shù)據(jù)幀頭信息中提取時鐘并再生連續(xù)時鐘，利用鎖相環(huán)將B端時鐘135跟蹤提取時鐘137，即B端時鐘135同步于提取時鐘137，也同步于上行數(shù)據(jù)，相應用B端時鐘135解碼出上行數(shù)據(jù)。B端130將下行數(shù)據(jù)信息放置于相應的同步下行時隙中，編碼138、濾波139、寬帶變壓器134匹配發(fā)送，通過同軸電纜傳輸至A端110 ；此時，上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)各自在相應時隙中同步傳輸，A端110已經(jīng)和B端130建立同步時序，因此A端110通過寬帶變壓器113匹配后接收下行數(shù)據(jù)，選頻放大117、門限判決116后直接用A端時鐘114解碼出下行數(shù)據(jù)。如圖2所示，A端、B端的選頻放大電路都需要發(fā)送端匹配網(wǎng)絡210、接收端匹配網(wǎng)絡230和選頻放大網(wǎng)絡220組成。發(fā)送端匹配網(wǎng)絡210要求發(fā)送端阻抗小 ，接收端匹配網(wǎng)絡230要求接收端阻抗大，與整個通路阻抗特性相匹配；選頻放大網(wǎng)絡220可選用高頻三極管實現(xiàn)，根據(jù)上、下行數(shù)據(jù)傳輸速率以及接收端信號幅度進行頻率響應參數(shù)和放大量參數(shù)計算選擇。最高速率為20Mbps曼徹斯特數(shù)據(jù)包括IOMHz和5MHz兩種頻率信息，在發(fā)送端的幅度為4V，經(jīng)過IOOOm同軸電纜后，接收端IOMHz信息的幅度僅為0.1V，5MHz信息的幅度僅為0. 16V，此時，選頻放大電路把IOMHz信息放大10倍，5MHz信息放大6倍，放大輸出的兩
種頻率信號幅度基本一致，接收端就能將發(fā)送端信號解調(diào)出來。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護 范圍。
權(quán)利要求
1.一種單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸增距提速的方法，其特征在于上、下行數(shù)據(jù)時分復用并采用曼徹斯特碼基帶傳輸，每幀時隙分別由上行數(shù)據(jù)時隙、空閑時隙、下行數(shù)據(jù)時隙、空閑時隙組成，上、下行數(shù)據(jù)之間留有空余時隙避免同軸電纜傳輸延時造成上、下行數(shù)據(jù)發(fā)生重疊；選頻放大電路構(gòu)成頻域均衡器補償同軸電纜頻率衰減，從而在接收端能恢復出與發(fā)送端相同的基帶信號；利用每幀上行數(shù)據(jù)幀頭時鐘信息提取時鐘并再生連續(xù)時鐘解調(diào)上行數(shù)據(jù)，下行數(shù)據(jù)根據(jù)再生同步時鐘找到相應的下行時隙進行發(fā)送，達到上、下行數(shù)據(jù)同步傳輸； 具體包括以下步驟 步驟一，上行數(shù)據(jù)在源時鐘統(tǒng)一分配上行時隙，將上行數(shù)據(jù)變成曼徹斯特碼并在幀頭位置插入與源時鐘頻率一致的數(shù)據(jù)，濾波去除毛刺，通過寬帶變壓器匹配后發(fā)送至同軸電纜; 步驟二，上行數(shù)據(jù)經(jīng)過同軸電纜后，通過寬帶變壓器匹配接收，根據(jù)上行數(shù)據(jù)頻率范圍進行合理參數(shù)選擇進行選頻放大、門限判決獲取與上行數(shù)據(jù)發(fā)送端幾乎一樣的基帶信號，利用異步高頻時鐘對每幀上行數(shù)據(jù)幀頭采樣并鎖存，然后對后續(xù)時隙計數(shù)器地址賦相應鎖存值，相當于把采樣幀頭信息連續(xù)復制直到下一幀，再生出和幀頭頻率一致的連續(xù)時鐘信號，通過鎖相環(huán)跟蹤鎖存后得到與發(fā)送端同步時鐘，上行數(shù)據(jù)就可被鎖相環(huán)時鐘解調(diào)出來； 步驟三，下行數(shù)據(jù)通過鎖相環(huán)同步時鐘找到相應的下傳時隙，把下行數(shù)據(jù)信息編碼濾波通過寬帶變壓器匹配后發(fā)送至同軸電纜； 步驟四，下行數(shù)據(jù)經(jīng)過同軸電纜后，通過寬帶變壓器匹配接收，根據(jù)下行數(shù)據(jù)頻率范圍進行合理參數(shù)選擇進行選頻放大、門限判決獲取與下行數(shù)據(jù)發(fā)送端幾乎一樣的基帶信號，利用上行數(shù)據(jù)源時鐘就可把下行數(shù)據(jù)解調(diào)出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸增距提速的方法，其特征在于所述曼徹斯特碼的有用信號頻譜主要由基頻和倍頻組成，通過同軸電纜后基頻和倍頻信號幅度相差很大，選頻放大電路利用濾波器的頻率特性去補償基帶系統(tǒng)的頻率特性，將基頻和倍頻信號處理成幅度一致的信號，并且通過低通濾波器將同軸電纜傳輸產(chǎn)生的高頻反射無用信號過濾。
全文摘要
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，發(fā)明公開了一種基于選頻放大電路的單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸增距提速的方法，能夠在1000m單根同軸電纜上雙向傳輸20Mbps的數(shù)據(jù)。上、下行數(shù)據(jù)時分復用并采用曼徹斯特碼基帶傳輸，每幀時隙分割為上行數(shù)據(jù)時隙、空閑時隙、下行數(shù)據(jù)時隙、空閑時隙；選頻放大電路構(gòu)成頻域均衡器補償同軸電纜頻率衰減，從而在接收端能恢復出與發(fā)送端相同的基帶信號；利用每幀上行數(shù)據(jù)幀頭時鐘信息提取時鐘并再生連續(xù)時鐘解調(diào)上行數(shù)據(jù)，下行數(shù)據(jù)根據(jù)再生同步時鐘找到相應的下行時隙進行發(fā)送，達到上、下行數(shù)據(jù)同步傳輸。此技術(shù)十分適合應用于小空間、低成本、可靠性高的長距離單根同軸電纜雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中。
文檔編號H04B3/04GK103067044SQ20121056423
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者譚博, 汪雪蓮, 陳子龍, 張軍, 胡卓宇 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所