一種用於混合傳輸的數據耦合器的製作方法
2023-05-18 22:43:31
專利名稱：一種用於混合傳輸的數據耦合器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及深海能源與圖像混合傳輸技術領域，具體涉及一種用 於同軸電纜的能源與數據信息混合傳輸技術的數據耦合器。
背景技術：
近年來，我國深海科學考察設備有了長足的進步。 一批重要深海科學 考察設備如電視抓斗、深海淺鑽、集成化拖體、電視多管取樣等相繼投入 使用。這些設備水下作業時，圖像數據信息通過鎧裝同軸電纜傳輸，而動 力能源基本上需要由電力能源進行供電。目前國內絕大部分採用水下大功 率鋰離子電池供電，但這種供電方式存在較多缺陷，如使用時間受限、可 靠性差、體積龐大、效率低下、使用麻煩、維護成本高。針對水下供電能 力不足的這一現狀，提出功率能源與圖像信息混合傳輸技術。該技術指的 是通過同軸電纜從甲板向水下設備輸送功率能源同時，並可同纜傳輸數據、 命令、及實時圖像信息，這樣就可以在不添加額外電纜的情況下取消大部 分深海設備的水下大功率鋰電池。而實現功率能源與圖像信息混合傳輸的 關鍵就在於數據耦合器。 發明內容
本實用新型的目的在於提供一種基於同軸電纜混合傳輸技術的數據耦 合器，通過同軸電纜能實現功率能源與圖像信息混合傳輸。
本實用新型的數據耦合器包括低通濾波器模塊和高通濾波器模塊；低 通濾波器模塊的 一端與混合傳輸系統中的電源模塊連接，另 一端與混合傳 輸系統中的同軸電纜連接；高通濾波器模塊的一端與混合傳輸系統中的調 制解調器連接，另一端與混合傳輸系統中的同軸電纜連接。
所述的低通濾波器模塊包括第一差模電容C1、第二差模電容C2、第一 共模電容C3、第二共模電容C4、第一差模電感L1、第二差模電感L2、共 模電感L3和電阻R;所述的共模電感L3包括環形磁芯，環形磁芯上對稱 繞制有匝數相同的第一共模線圈和第二共模線圈；
第一差模電感Ll的一端與同軸電纜的正極連接，另一端與第一差模電容Cl的一端和共模電感L3中的第一共模線圈的一端連接；第二差模電感
L2的一端與同軸電纜的負極連接，另一端與第一差模電容Cl的另一端和 共模電感L3中的第二共模線圈的一端連接；
第二差模電容C2與電阻R並聯後的一端與第一共模電容C3的一端、 共模電感L3中的第一共模線圈的另一端、以及電源模塊的一個電極連接； 並聯後的另一端與第二共模電容C4的一端、共模電感L3中的第二共模線 圈的另一端、以及電源模塊的另一個電極連接；第一共模電容C3和第二共 模電容C4的另一端接地。
所述的高通濾波器模塊包括第一耦合電容C5、第二耦合電容C6、第三 耦合電容C7和雙向瞬態電壓抑制二極體Dl;第三耦合電容C7與雙向瞬態 電壓抑制二極體Dl並聯後的一端分別與第一耦合電容C5的一端以及調製 解調器的RJ11接口的第二芯連接，並聯後的另一端分別與第二耦合電容 C6的一端以及數據機的RJll接口的第三芯連接；第一耦合電容C5的 另一端與同軸電纜的正極連接，第二耦合電容C6的另一端與同軸電纜的負 極連接。
本實用新型中所述的電源模塊、數據機以及同軸電纜為混合傳輸 系統中的標準部件，本實用新型的實用新型點在於提供一種包括低通濾波 器模塊和高通濾波器模塊的數據耦合器的具體結構。
本實用新型充分利用設計的低通濾波器對於直流信號呈低阻抗特性、 而對高頻信號呈高阻抗特性，設計的高通濾波器對高頻信號它呈現低阻抗、 而對直流信號呈高阻抗的特點，將功率能源與圖像信息等數據通過同軸電 纜混合傳輸。本實用新型採用數據耦合器混合傳輸，可以在不添加額外電 纜的情況下取消大部分深海設備的水下大功率鋰電池，不僅降低水下設備 的體積、重量，簡化設備結構，而且減少水下系統的生產成本與維護費用， 簡化作業流程與縮短作業準備時間(無須甲板充電)；同時，設備下水作業 時間可不必受到電池放電時間限制，大大延長了設備一次性下水工作時間。
圖1為混合傳輸系統結構示意圖2為本實用新型結構示意圖3為低通濾波器結構圖4為高通濾波器結構圖。
具體實施方式
如圖1所示，圖中波浪線以上為同軸電纜混合傳輸系統的水上部分， 波浪線以下為同軸電纜混合傳輸系統的水下部分。同軸電纜混合傳輸系統
由甲板直流電源3、水下電源系統11、甲板數據機5、水下調製解調 器9、甲板視頻伺服器4、水下視頻伺服器IO、甲板數據耦合器6、水下數 據耦合器8和深海萬米鎧裝同軸電纜7構成。其中，水下視頻伺服器10採 用乙太網接口 RJ45與水下數據機9連接；甲板視頻伺服器4同樣採用 乙太網接口 RJ45與甲板數據機5連接；甲板數據機5採用電話線 接口 RJ11與甲板數據耦合器6相連；水下數據機9同樣採用電話線接 口 RJ11與水下數據耦合器8相連；甲板數據耦合器6和水下數據耦合器8 通過深海萬米鎧裝同軸電纜7相連；水下視頻伺服器10通過視頻傳輸線與 水下攝像機12的BNC接口連接，並通過RS232串口與水下監控平臺13進 行通信；甲板視頻伺服器4通過網線與甲板監控平臺1的乙太網口連接， 也可以通過視頻線與甲板監視器2的BNC接口相連。系統工作時，由甲板 直流電源3提供工作電壓，經過甲板數據耦合器6、深海萬米鎧裝同軸電 纜7和水下數據耦合器8傳送，提供水下設備工作電壓。等水下設備工作 正常後，水下視頻伺服器10採集的視頻信號、水下監控平臺13採集的各 種觀測量、甲板監控平臺1的各種監控指令等數據信息和甲板提供的工作 電壓，經甲板數據耦合器6和水下數據耦合器8，在深海萬米鎧裝電纜7 上混合傳輸。
如圖2所示，數據耦合器包括低通濾波器模塊2-1和高通濾波器模塊 2-2;低通濾波器模塊2-1的一端與混合傳輸系統中的電源模塊連接，另一 端與混合傳輸系統中的同軸電纜7連接；高通濾波器模塊2-2的一端與混 合傳輸系統中的數據機連接，另一端與混合傳輸系統中的同軸電纜7 連接。低通濾波器2-1與同軸電纜7串聯，主要由能通過全部線路直流電 流的強流線圈、調諧元件和保護元件組成。高通濾波器2-2連接在通信設 備和同軸電纜7之間，同時具有隔離高電壓的性能。高通濾波器2-2主要 有電容器組成。
如圖3所示，低通濾波器模塊2-l包括第一差模電容Cl、第二差模電 容C2、第一共模電容C3、第二共模電容C4、第一差模電感L1、第二差模 電感L2、共模電感L3和電阻R;所述的共模電感L3包括環形磁芯，環形磁芯上對稱繞制有匝數相同的第一共模線圈和第二共模線圈。
第一差模電感Ll的一端與同軸電纜7的正極連接，另一端與第一差模 電容C1的一端和共模電感L3中的第一共模線圈的一端連接；第二差模電 感L2的一端與同軸電纜7的負極連接，另一端與第一差模電容Cl的另一 端和共模電感L3中的第二共模線圈的一端連接。
第二差模電容C2與電阻R並聯後的一端與第一共模電容C3的一端、 共模電感L3中的第一共模線圈的另一端、以及電源模塊的一個電極連接； 並聯後的另一端與第二共模電容C4的一端、共模電感L3中的第二共模線 圈的另一端、以及電源模塊的另一個電極連接；第一共模電容C3和第二共 模電容C4的另一端接地。
該低通濾波器模塊2-1的作用就是允許直流信號通過，對高頻數據載 波信號起到阻隔作用。從阻抗角度考慮，其對於直流信號為低阻抗特性， 而對高頻信號呈高阻抗特性。第一差模電容Cl和第二差模電容C2用於濾 除差模噪聲。第一共模電容C3和第一共模電容C4用於濾除共模信號。電 阻R為洩放電阻，可以在數據耦合器不工作時，迅速洩放存儲在差模電容 中的電荷，足以保證在斷電後幾秒內，第一差模電容Cl和第二差模電容 C2完全放電。第一差模電感Ll和第二差模電感L2串接在直流供電電路中， 對直流功率信號具有微小的阻抗，而對高頻數據信號卻具有很大的阻抗。
如圖4所示，高通濾波器模塊2-2包括第一耦合電容C5、第二耦合電 容C6、第三耦合電容C7和雙向瞬態電壓抑制二極體D1;第三耦合電容C7 與雙向瞬態電壓抑制二極體Dl並聯後的一端分別與第一耦合電容C5的一 端以及數據機的RJ11接口的第二芯連接，並聯後的另一端分別與第二 耦合電容C6的一端以及數據機的RJ11接口的第三芯連接；第一耦合 電容C5的另一端與同軸電纜7的正極連接，第二耦合電容C6的另一端與 同軸電纜7的負極連接。
該高通濾波器模塊2-2有著雙重作用。 一方面，為高頻數據信號提供 通路；另一方面，阻止高壓直流電流，從而使直流強電與通信弱電系統隔 離。選取第一耦合電容C5、第二耦合電容C6和第三耦合電容C7時除了電 容容量以外，還需要考慮其穩定性、固有損耗、耐壓、體積、溫度係數等。 綜合考慮後，選用具有高額定電壓、性能穩定並且損耗較低的聚丙烯電容 (CBB)。雙向瞬態電壓抑制二極體D1起限幅作用，用來保護通信電路。
權利要求1、一種用於混合傳輸的數據耦合器，包括低通濾波器模塊和高通濾波器模塊，其特徵在於低通濾波器模塊的一端與混合傳輸系統中的電源模塊連接，另一端與混合傳輸系統中的同軸電纜連接；高通濾波器模塊的一端與混合傳輸系統中的數據機連接，另一端與混合傳輸系統中的同軸電纜連接；所述的低通濾波器模塊包括第一差模電容C1、第二差模電容C2、第一共模電容C3、第二共模電容C4、第一差模電感L1、第二差模電感L2、共模電感L3和電阻R；所述的共模電感L3包括環形磁芯，環形磁芯上對稱繞制有匝數相同的第一共模線圈和第二共模線圈；第一差模電感L1的一端與同軸電纜的正極連接，另一端與第一差模電容C1的一端和共模電感L3中的第一共模線圈的一端連接；第二差模電感L2的一端與同軸電纜的負極連接，另一端與第一差模電容C1的另一端和共模電感L3中的第二共模線圈的一端連接；第二差模電容C2與電阻R並聯後的一端與第一共模電容C3的一端、共模電感L3中的第一共模線圈的另一端、以及電源模塊的一個電極連接；並聯後的另一端與第二共模電容C4的一端、共模電感L3中的第二共模線圈的另一端、以及電源模塊的另一個電極連接；第一共模電容C3和第二共模電容C4的另一端接地；所述的高通濾波器模塊包括第一耦合電容C5、第二耦合電容C6、第三耦合電容C7和雙向瞬態電壓抑制二極體D1；第三耦合電容C7與雙向瞬態電壓抑制二極體D1並聯後的一端分別與第一耦合電容C5的一端以及數據機的RJ11接口的第二芯連接，並聯後的另一端分別與第二耦合電容C6的一端以及數據機的RJ11接口的第三芯連接；第一耦合電容C5的另一端與同軸電纜的正極連接，第二耦合電容C6的另一端與同軸電纜的負極連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用於混合傳輸的數據耦合器。目前設備採用鋰離子電池供電，可靠性差、效率低、維護成本高。本實用新型包括低通濾波器模塊和高通濾波器模塊；低通濾波器模塊的一端與電源模塊連接，高通濾波器模塊的一端與數據機連接，兩濾波器模塊的另一端與同軸電纜連接。低通濾波器模塊包括兩個差模電容、兩個共模電容、兩個差模電感和一個共模電感。高通濾波器模塊包括三個耦合電容和雙向瞬態電壓抑制二極體。本實用新型充分利用設計的低通濾波器對於直流信號呈低阻抗特性、而對高頻信號呈高阻抗特性，實現將功率能源與圖像信息等數據通過同軸電纜混合傳輸，簡化了水下設備結構，減少了生產成本與維護費用。
文檔編號H04N7/10GK201243361SQ20082012203
公開日2009年5月20日 申請日期2008年7月29日 優先權日2008年7月29日
發明者劉敬彪, 孔慶鵬, 盛慶華 申請人:杭州電子科技大學