[发明专利]一种基于可供电二线制总线的信号传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于信号传输方法与系统，具体涉及一种基于可供电二线制总线的信号传输方法及系统。

背景技术

在通讯与控制领域，同时传输电源和信号的二线制总线系统技术，一直是领域内广大工程技术人员共同关注的焦点。

在电源线上进行载波信号叠加是一种传统方法，但由于难以采用有效的隔离措施，载波信号将被供电电路和用电电路大幅衰减，从而导致信号传输距离短、通信速度低、节点容量小，对供电设备和用电设备性能要求高等问题的出现。有鉴于此，一份名为“电源、数据信号、音频模拟信号时分复用的单总线通讯系统”的专利（申请号:201010125972.5）提出了一种分时传输电源和信号的方法，在传输信号时断开供电与用电电路，从而有效解决了信号的衰落问题。但依然存在以下不足：1）电源传输时间只有三分之一，效率低且平稳性差，电磁干扰大；2）只有三分之一时间传送数据，通信速度低；3）为了传输音频模拟信号，根据奈氏定律，信号的切换频率不得低于20KHZ，致使技术实现的电路复杂，难以兼顾系统的经济性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可供电二线制总线的信号传输方法及系统，以实现在一对供电导线上无损传输模拟信号或/和数字信号，同时解决信号在通信节点之间的对等传输问题。

本发明提供的基于可供电二线制总线的信号传输方法，是在一个由二线制总线、连接在该总线上的若干节点和向该总线提供第一供电电流的电压源构成的系统中传输模拟信号或/和数字信号，使所述电压源向二线制总线提供的供电电压随第一供电电流的变化而变化；使所述节点向二线制总线发送电流环信号，从二线制总线接收电压信号，从二线制总线吸收恒定电流。

所述基于可供电二线制总线的信号传输方法，所述系统还包括向二线制总线提供第二供电电流的若干第二直流电流源，使所述第二供电电流之和小于所述节点从二线制总线吸收的恒定电流之和。

所述传输模拟信号的方法为：

使所述供电电压随第一供电电流的变化而变化的规律为：供电电压变化的幅度与第一供电电流变化的幅度成正比，变化的相位与第一供电电流变化的相位相反；

使所述节点向二线制总线发送的电流环信号变化的幅度与待发送的模拟电压信号变化的幅度成正比；

使所述节点从二线制总线接收的电压信号为模拟电压信号，该模拟电压信号变化的幅度与供电电压变化的幅度成正比，变化的相位与供电电压变化的相位相反。

所述传输数字信号的方法为：

使所述供电电压随第一供电电流的变化而变化的规律为：当第一供电电流减小或变化幅度小于第一供电电流变化幅度的预定值时，供电电压为供电电压预定最高值；当第一供电电流增大且增幅大于第一供电电流变化幅度的预定值时，供电电压为供电电压预定最低值；

使所述节点向二线制总线发送的电流环信号随待发送的数字电压信号的逻辑变化而跳变且跳变幅度大于第一供电电流变化幅度的预定值；

使所述节点从二线制总线接收的电压信号为数字电压信号，该数字电压信号在供电电压为供电电压预定最高值时的逻辑与在供电电压为供电电压预定最低值时的逻辑相反。

所述传输数字信号的方法为：

使所述供电电压随第一供电电流的变化而变化的规律为：当第一供电电流减小或变化幅度小于第一供电电流变化幅度的预定值时，供电电压的极性为供电电压预定极性，当第一供电电流增大且增幅大于第一供电电流变化幅度的预定值时，供电电压的极性反转；

使所述节点向二线制总线发送的电流环信号随待发送的数字电压信号的逻辑变化而跳变且跳变幅度大于第一供电电流变化幅度的预定值； 

使所述节点从二线制总线接收的电压信号为数字电压信号，该数字电压信号在供电电压极性为供电电压预定极性时的逻辑与在供电电压极性反转时的逻辑相反。

所述传输模拟信号和数字信号的方法是分时传输，所述分时传输的方法为：

使所述供电电压随第一供电电流的变化而变化的规律为：当第一供电电流变化的幅度小于第一供电电流变化幅度的预定值时，供电电压在供电电压预定范围内变化且变化幅度与第一供电电流变化的幅度成正比；当第一供电电流减小且减幅大于第一供电电流变化幅度的预定值时，供电电压为供电电压预定最高值；当第一供电电流增大且增幅大于第一供电电流变化幅度的预定值时，供电电压为供电电压预定最低值；所述供电电压预定范围的下限值高于供电电压预定最低值；