一种有线脉冲编码调制信号的中继电路及火箭遥测系统的制作方法

本技术涉及数据通信，特别是指一种有线脉冲编码调制信号的中继电路及火箭遥测系统。

背景技术：

1、在火箭遥测系统中，各传感器和子系统的数据通过脉冲编码调制（pulse codemodulation，pcm）编码后，需经由电缆网络传输至地面遥测检测站设备。随着电子系统分布化，传输距离增长，信号在长线传输中面临多种严峻挑战：1.信号衰减与畸变：长距离电缆经过多个连接器或分叉后，阻抗突变会导致pcm信号幅度衰减、边沿变缓，产生码间串扰，在高码率（如10mbps）下尤为严重。2.地电位差与共模干扰：火箭箭体结构庞大，不同设备接地点之间存在电位差，且发动机点火、大功率设备开关会引入极强的共模噪声，轻则导致误码，重则损坏接口电路。3.电磁兼容性（electromagnetic compatibility，emc）问题：复杂的箭上电磁环境易对信号传输造成干扰，如箭上功率配电线路、并行绑扎线路或者无线射频信号等，都有可能耦合叠加到pcm信号上。4.可靠性要求：需具备防静电（electrostaticdischarge，esd）、浪涌、极端振动、大温差、强电磁干扰等保护能力，确保在恶劣环境下稳定工作。

2、现有中继方案多采用简单的rs422收发器（如am26c31/32）进行信号放大，虽能延长一定距离，但缺乏有效的电气隔离，无法解决地环路干扰问题，且在抗共模干扰、传输速率和集成保护方面存在不足；另有一些方案采用光耦+分立收发器进行实现，但光耦传输信号速度较慢，带宽有限，且光耦外围配置电路复杂，功耗较大，同时对于火箭所处的恶劣环境，光耦存在温度敏感性问题及寿命短等问题，可靠性较低。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种有线脉冲编码调制信号的中继电路及火箭遥测系统，解决了现有技术中pcm信号长距离传输时因衰减、地电位差和电磁干扰导致的信号完整性下降和可靠性不足的问题。

2、为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

3、本实用新型提供一种有线脉冲编码调制信号的中继电路，包括：

4、与火箭遥测系统电连接的隔离驱动电路；

5、与所述隔离驱动电路电连接的信号调理电路；

6、与所述信号调理电路电连接的后端再生驱动电路；

7、所述火箭遥测系统输出的有线脉冲编码调制pcm数据流信号输入所述隔离驱动电路，所述隔离驱动电路对所述pcm数据流信号进行隔离差分转换处理输出第一电平信号；所述第一电平信号输入信号调理电路，所述信号调理电路对所述第一电平信号进行差分缓冲和整形处理输出第二电平信号；所述第二电平信号输入后端再生驱动电路，所述后端再生驱动电路对所述第二电平信号进行功率放大和波形整形，输出所述pcm数据流信号。

8、可选的，所述隔离驱动电路，包括：

9、第一集成式隔离电路，经过第三电阻接收输入的所述pcm数据流信号；所述第三电阻的阻值等于电缆特性阻抗的阻值；

10、连接在所述第一集成式隔离电路的差分接收端上的第一保护电路，所述第一保护电路的另一端连接第三地线；

11、其中，所述第三电阻并联在所述第一集成式隔离电路的差分接收端的两条差分输入线上；所述第一保护电路滤除所述pcm数据流信号中的尖峰信号；所述第一集成式隔离电路接收所述pcm数据流信号并进行电气隔离，输出第一电平信号。

12、可选的，所述第一集成式隔离电路包括：

13、差分接收器，将输入的所述pcm数据流信号转换为以所述第三地线的电压为参考的单端逻辑信号；

14、与所述差分接收器的输出端电连接的隔离发射器，将所述单端逻辑信号调制为第一频率电信号，并驱动与所述隔离发射器的输出端电连接的初级耦合单元将第一频率电信号转换为交变磁场信号；

15、与所述初级耦合单元通过物理场耦合的次级耦合单元，感应相应的所述交变磁场信号，并将其转换为第二频率电信号；

16、与所述次级耦合单元电连接的隔离接收器，对第二频率电信号进行解调、波形再生与抖动消除，生成以第一地线的电压为参考的第一电平信号并输出。

17、可选的，所述隔离接收器包括：

18、对所述第二频率电信号进行解调，得到基带信号的解调器；

19、与所述解调器的输出端电连接的低通滤波器，过滤所述基带信号，输出包含抖动的原始逻辑信号；

20、与所述低通滤波器的输出端电连接的时钟数据恢复电路，根据所述原始逻辑信号，生成纯净时钟信号；

21、与所述时钟数据恢复电路的输出端电连接的数据再生与缓冲器，根据所述纯净时钟信号对所述原始逻辑信号中的时序抖动进行清除，输出第一电平信号。

22、可选的，所述信号调理电路包括缓冲器电路，所述缓冲器电路包括：

23、施密特触发器，接收第一电平信号，并对输入电压进行带迟滞的比较，输出数字信号；

24、与所述施密特触发器电连接的输出驱动级，对接收到的所述数字信号进行电流放大，输出第二电平信号。

25、可选的，所述后端再生驱动电路包括至少一组，每一组所述后端再生驱动电路包括：

26、一个第二集成式隔离电路和一个第二保护电路；

27、所述第二集成式隔离电路对所述第二电平信号进行功率放大与波形整形，经过一组偏置电阻输出所述pcm数据流信号；与所述第二集成式隔离电路电连接的所述第二保护电路，抵御所述第二集成式隔离电路输出端的静电冲击；一组所述偏置电阻分别包括第一电阻和第二电阻。

28、可选的，所述第二集成式隔离电路，包括：

29、输入缓冲与电平转换器，接收所述第二电平信号，将所述第二电平信号转换为预设工作电压，并提供初步的噪声容限，输出标准第二电平信号；

30、与所述输入缓冲与电平转换器电连接的隔离再生引擎，对所述标准第二电平信号进行电气隔离、时序抖动消除与波形再生，输出增强第二电平信号；

31、与所述隔离再生引擎电连接的差分驱动器，接收所述增强第二电平信号，对所述增强第二电平信号记进行信号放大，输出所述pcm数据流信号。

32、可选的，所述有线脉冲编码调制信号的中继电路，还包括：

33、供电单元，所述供电单元包括电源隔离模块，所述电源隔离模块的输入端连接外部12v直流电源，输出端提供多路隔离的目标电压，分别连接到隔离驱动电路、信号调理电路以及后端再生驱动电路的电源输入端。

34、本实用新型还提供一种火箭遥测系统，包括：

35、所述有线脉冲编码调制信号的中继电路、前端数据采集器以及后端数据处理器；

36、其中，所述中继电路连接在所述火箭遥测系统的前端数据采集器与后端数据处理器之间，对前端数据采集器产生的pcm数据流信号进行隔离、整形与功率放大，并将再生后的pcm数据流信号传输至后端数据处理器。

37、本实用新型的上述方案至少包括以下有益效果：

38、本实用新型的所述的有线脉冲编码调制信号的中继电路，包括：

39、与火箭遥测系统电连接的隔离驱动电路；

40、与所述隔离驱动电路电连接的信号调理电路；

41、与所述信号调理电路电连接的后端再生驱动电路；

42、所述火箭遥测系统输出的有线脉冲编码调制pcm数据流信号输入所述隔离驱动电路，所述隔离驱动电路对所述pcm数据流信号进行隔离差分转换处理输出第一电平信号；所述第一电平信号输入信号调理电路，所述信号调理电路对所述第一电平信号进行差分缓冲和整形处理输出第二电平信号；所述第二电平信号输入后端再生驱动电路，所述后端再生驱动电路对所述第二电平信号进行功率放大和波形整形，输出所述pcm数据流信号。延长了信号传输距离，能够防止外部干扰与地环路干扰，实现了有效的电路隔离。