[发明专利]一种通信特性参数动态匹配的通信装置及方法

权利要求书

1.一种通信特性参数动态匹配的通信装置，包括通信控制模块、通信线缆和通信终端，其特征在于，所述通信控制模块内设总线控制模块和总线动态匹配模块，所述通信控制模块通过所述总线控制模块和所述总线动态匹配模块完成通信控制处理功能，实现通信特性的动态匹配；

在所述通信控制模块的指令控制下，所述总线控制模块缓存通信数据并将所述数据提供给总线动态匹配模块；所述总线动态匹配模块根据通信终端的类型与通信线缆进行匹配后，输出数据到相应的通信终端；

所述总线动态匹配模块，包括矩阵开关1、矩阵开关2、输出接口和多个匹配电路，所述多个匹配电路，即匹配电路1到n并行连接在所述矩阵开关1与所述矩阵开关2之间；所述矩阵开关1和所述矩阵开关2同步受到所述通信控制模块输出的控制信号的控制，将所述总线控制模块输出的差分信号切换至相应的匹配电路中，所述匹配电路1到n中每个匹配电路对应不同通信终端的电路匹配参数；所述矩阵开关2与所述输出接口相连接，将匹配后的差分信号通过所述输出接口输出到所述通信线缆；

所述n个匹配电路均包括终端匹配电阻Rs、匹配电感L和匹配电容C；根据终端匹配电阻Rs、匹配电感L和匹配电容C的不同实现与不同通信终端采用不同通信方式传输数据时通信特性的动态匹配；所述终端匹配电阻Rs并联在差分信号线的正负线之间，用来匹配通信控制模块的输出阻抗和传输线的特性阻抗，抑制信号反射，保证通信线缆传输差分信号的质量，与所述通信终端的特性阻抗R_t相对应；所述匹配电感L串联在差分信号线的正信号线上，用来调节通信控制模块与通信终端的特定通信方式特性阻抗中的感抗参数，所述匹配电容C并联在差分信号线的正负线之间，用来调节特定通信方式特性阻抗中的容抗参数；

所述匹配电感采用公式L＝(Z_s-Z_l)²·C表示，式中Z_s特定通信方式的特性阻抗，所述Z_l为该通信方式下已知的通信线缆的特性阻抗；

将L＝(Z_s-Z_l)²·C，带入公式通过计算得到所述匹配电容C值；

所述C_l为该通信方式下通信线缆的等效电容，所述L_l为通信线缆的等效电感，所述L₀为通信传输损耗最大值，所述k为常数，所述R为通信线缆的直流电阻，所述G为通信线缆的电导率，所述以上参数在电路中均为已知；

将得到的所述匹配电容C的数值带入到公式L＝(Z_s-Z_l)²·C中，即可求得所述匹配电感L的具体数值。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述通信终端是多个特性阻抗不同的通信终端；所述通信线缆采用双绞屏蔽线，所述通信线缆的总线特性阻抗一致、稳定。

3.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述总线控制模块包括总线协议芯片、驱动芯片和电源模块，所述总线协议芯片将通信数据按照总线协议规定和要求完成编码，并在通信控制模块的控制下输出数字信号，所述驱动芯片将总线协议芯片输出的数字信号转化为差分信号，所述电源模块为差分信号提供功率支撑。

4.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，在默认状态下，所述总线控制模块输出的差分信号在所述总线动态匹配模块中通过所述矩阵开关1和矩阵开关2直接与输出接口连接，在需要进行总线动态匹配时，所述通信控制模块同步给出控制信号到所述矩阵开关1和所述矩阵开关2，控制所述矩阵开关1和所述矩阵开关2进行匹配电路切换。

5.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述特定通信方式采用1553B总线、Rs422或以太网实现。

6.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述通信传输损耗最大值L₀取值为-20dB至-40dB。