专利名称：一种延长1553b总线信号传输距离的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种延长1553B总线信号传输距离的装置。
背景技术：
1553B总线又称MIL-STD-1553B总线，现被广泛用于飞机综合航电系统、外挂物管理与集成系统，并逐步扩展到飞行控制等系统及坦克、舰船、航天等领域。由于协议本身的限制，1553B总线系统的传输距离最高可达200m，短截线传输距离6m左右，无法满足某些场合如远距离控制系统的特殊需求。本实用新型装置以光信号作为中间传输载体，起到延长1553B总线信号传输距离的功能，使其传输距离可达到5Km以上，同时还可避免电磁干扰所带来的影响。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种延长1553B总线信号传输距离的装置，以光纤介质为载体，通过信号转换装置，将1553B总线电信号转换成1553B总线光信号，降低信号传输过程中的损耗和干扰，延长总线信号传输距离，解决1553B总线信号传输距离较短的问题。本实用新型的技术解决方案是一种延长1553B总线信号传输距离的装置，其特征在于包括信号传输介质和两套信号转换装置，信号转换装置包括电源模块、功能模块、总线电信号接口、总线光信号接口和封装外壳，电源模块提供信号转换的电源，功能模块实现1553B电信号和光信号之间的转换，总线电信号接口和总线光信号接口作为1553B总线信号输入输出端口，电源模块和功能模块装在封装外壳中；所述的功能模块包括电平转换单元、1553B编/解码器、控制单元、单端信号转换单元和光收发模块，其中，电平转换单元接收总线电信号接口传输过来的总线电信号，并将1553B总线信号转换成易于处理的差分信号，再输出差分信号到单端信号转换单元；接收1553B编/解码器发送过来的编码信息和控制单元发送过来的控制信号，信号有效时将编码信息电平转换为总线信号电平，经总线电信号接口传输出去；单端信号转换单元接收电平转换单元输出的差分信号，并将差分信号转换成单端信号并输入到光收发模块中，驱动光收发模块；光收发模块信号发射时，接收单端信号转换单元输出的单端电信号，将其转换成1553B光信号，并通过信号传输介质输出到另外一个信号转换装置的光收发模块；信号接收时，接收信号传输介质传输过来的1553B光信号，并将其转换成电信号，再将电信号输入到1553B编/解码器中；1553B编/解码器接收光收发模块的电信号进行解码，将信息提供给控制单元；同时将解码的信息进行重新编码，再将编码信息发送到电平转换单元；控制单元实时监控1553B编/解码器，采集1553B解码数据，当解码信号为有效的消息时，控制单元发送输出控制信号打开电平转换单元的输入通道，发送编码信息，当解码信号为无效的消息时，控制单元发送输出控制信号关闭电平转换单元的输入通道，无编码信息发出，总线为空闲状态。本实用新型与现有技术相比的优点在于(I)本装置提供了一种延长1553B总线信号传输距离的装置，使1553B总线信号传输距离达到5Km以上，而无需更改原有的控制系统结构，无需研制专用的三态光模块，节约了成本；(2)产品空间体积小，便于安装。
图Ia为本实用新型装置的外形左视图；图Ib为本实用新型装置的外形主视图；图Ic为本实用新型装置的外形右视图；图2为本实用新型装置的内部结构图；图3为本实用新型装置工作连接图。I-电源接口 ；2_总线电信号接口 ；3_电源模块；4_功能模块；5_封装外壳；6_总线光信号接口 ；7-电平转换单元；8_单端信号转换单元；9_光收发模块；10-1553B编/解码器；11-控制单元；12-信号收发终端；13-信号转换装置；14、15_总线光信号传输介质；16-信号转换装置；17_信号收发终端。
具体实施方式
通过两套信号转换装置和信号传输介质三部分，实现1553B总线信号的长距离传输。信号转换装置分信号发送转换和信号接收转换两种，每种信号转换装置均包含电源模块、功能模块、总线电信号接口、总线光信号接口、封装外壳四个部分。电源模块可采用内置和外接两种模式，为总线光信号之间的转换提供电源；功能模块实现1553B电信号和光信号之间的转换；总线电信号接口和总线光信号接口作为1553B总线信号输入输出端口 ；封装外壳起到保护内部元件及安装功能。装置的总线信号发送过程是利用电平转换单元7、单端信号转换单元8将总线模拟信号转换成数字信号；再将数字信号加载到光收发模块上，调制成光信号进行发送。装置的总线信号传输过程是以设定的光纤为介质，使1553B总线光信号在5Km距离范围内不发生影响信号完整性的衰减和干扰。装置的总线信号接收过程是光收发模块接收光纤接口发送过来的光信号，并转换成数字信号；利用1553B编/解码器将数字信号整形还原；通过控制单元对编/解码过程进行监控、判断，当解码的信号为有效的消息时，控制单元打开电压转换芯片的输入通道，数字信号即可转换为总线模拟信号。为了解决总线三态电信号(高电平、低电平、空闲信号)在光纤中传输后的还原问题，常用的方法是研制一种三态光模块，即分别用三种不同的光信号来表示总线信号三种状态。本装置则是利用1553B编/解码器通过识别1553B信号的同步头来判断总线信号的有无，即当判断同步头有效时，认为总线处于工作状态，需要将接收到的数字信号转换成模拟信号，否则总线处于空闲状态，此时控制单元将关闭电平转换单元输入通道。由于避免开发特殊的光电转换模块，而直接使用通用的模块，因此便于器件的选择、保证产品质量以及降低成本。该装置为双通道结构，每个通道均具备发送和接收信号的功能。为实现信号转换，功能模块主要包括以下单元电平转换单元7、1553B编/解码器10、控制单元11、单端信号转换单元8、光收发模块9。电平转换单元7 :接收总线电接口 2传输过来的总线电信号，并将1553B总线信号转换成易于处理的差分信号，再输出差分信号到单端信号转换单元8，完成总线电信号接收过程；接收1553B编/解码器10发送过来的编码信息和控制单元11发送过来的控制信号，信号有效时将编码信息电平转换为总线信号电平，经总线电信号接口 2传输出去，完成电信号的发射过程。单端信号转换单元8 :接收电平转换单元7输出的差分信号，并将差分信号转换成 单端信号并输入到光收发模块中，驱动光收发模块9。光收发模块9 :接收单端信号转换单元8输出的单端电信号，并将其转换成1553B光信号，并通过总线光信号传输介质输出到另外一装置的光收发模块单元，完成光信号发射过程；或接收总线光信号传输介质传输过来的1553B光信号，并将其转换成电信号，再将电信号输入到1553B编/解码器10中，完成光信号接收过程。1553B编/解码器10 :经光收发模块9转换的电信号输入到1553B编/解码器10进行解码，该单元可识别出信号的类型、传输数据等信息，并将信息提供给控制单元11进行判断信号的有效性；同时将解码的信息进行重新编码，再将编码信息发送到电平转换单兀7,这样矫正了传输过程中1553B信号产生的畸变,从而得到了标准信号。控制单元11 :实时监控1553B编/解码器10，采集1553B解码数据，当解码信号为有效的消息时，控制单元11发送输出控制信号打开电平转换单元7输入通道，发送编码信息，当解码信号为无效的消息时，控制单元11发送输出控制信号关闭电平转换单元7输入通道，无编码信息发出，总线为空闲状态。上述功能模块4所包含的各器件均为通用，可以通过购买获得，如电平转换单元7可以采用美国HOLT公司的HI1567PSI，单端信号转换单元8可以采用斯派克公司的SP-481，光收发模块9可以采用武汉元创的0CB353，1553B编/解码器10可以采用美国HOLT公司的HI1553PSI，控制单元可以采用美国芯科公司的C8051F350DK等。为了实现延长1553B信号传输距离的功能，需要利用光介质作为载体来传送信号。在实际使用过程中，系统信号收发终端12通过总线电缆将1553B总线信号输入信号转换装置13中，信号转换装置13把总线信号转换为光信号，光信号通过光纤传输介质14/15到达信号转换装置16，信号转换装置16再将光信号还原为与系统信号收发终端12发送信号一样的1553B信号，从而将正确的信号发送到系统信号收发终端17上；由于信号转换装置设计为双通道结构，一条通道完成信号收发终端12到信号收发终端17的通信，另一条通道实现信号收发终端17到信号收发终端12的通信。该功能的实现可使总线的控制距离达到5Km以上。下面以信号收发终端12到信号收发终端17的通信过程为例，结合图3将实现过程作一个详细的描述信号收发终端12发出的总线信号需经过总线电缆输入到信号转换装置13中，功能模块4上电平转换单元7将总线信号转换成易于处理的数字信号，再经单端电信号转换单元8转换为单端信号并输入到光收发模块9中，光收发模块9再将单端电信号转换为光信号，注入到总线光信号传输介质14/15中，进行远距离通信。信号转换装置13发射出来的光信号经过远距离的光纤传输到达信号转换装置16，光信号经光收发模块9转换为单端电信号。为了判断该信号是否为有效的总线信号，先将单端电信号经1553B编/解码器10进行解码，解码数据经过控制单元11的判断比较并发出一个输出控制信号到电平转换单元7。若解码的信息包含符合1553B协议的消息同步头，则认为此时传输的信号为有效的总线信号，控制单元打开电平转换单元7输入通道，解码的数据再经过1553B编/解码器10进行编码输出信号并注入到电平转换单元7，转换为总线信号发射到信号收发终端17中。当传输的信号为无效信号时，控制单元关闭电平转换单元输入通道，此时禁止信号转换装置16输出电信号，总线处于空闲状态。信号收发终端17到信号收发终端12的通信过程同上面所述完全一致，这里不再进行详细描述。本实用新型说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
权利要求1.一种延长1553B总线信号传输距离的装置,其特征在于包括信号传输介质(14、15)和两套信号转换装置(13、16)，信号转换装置(13、16)包括电源模块(3)、功能模块(4)、总线电信号接口(2)、总线光信号接口(6)和封装外壳(5)，电源模块(3)提供信号转换的电源，功能模块(4)实现1553B电信号和光信号之间的转换，总线电信号接口(2)和总线光信号接口(6)作为1553B总线信号输入输出端口，电源模块(3)和功能模块(4)装在封装外壳(5)中；所述的功能模块(4)包括电平转换单元(7)、1553B编/解码器(10)、控制单元(11)、单端信号转换单元(8)和光收发模块(9)，其中， 电平转换单元⑵接收总线电信号接口⑵传输过来的总线电信号，并将1553B总线信号转换成易于处理的差分信号，再输出差分信号到单端信号转换单元(8);接收1553B编/解码器(10)发送过来的编码信息和控制单元(11)发送过来的控制信号，信号有效时将编码信息电平转换为总线信号电平，经总线电信号接口⑵传输出去； 单端信号转换单元(8):接收电平转换单元(7)输出的差分信号，并将差分信号转换成单端信号并输入到光收发模块(9)中，驱动光收发模块(9)； 光收发模块(9):信号发射时，接收单端信号转换单元(8)输出的单端电信号，将其转换成1553B光信号，通过总线光信号接口(6)注入到信号传输介质输出到另外一个信号转换装置的光收发模块(9);信号接收时，接收信号传输介质传输过来的1553B光信号，并将其转换成电信号，再将电信号输入到1553B编/解码器中(10)； 1553B编/解码器(10):接收光收发模块(9)的电信号进行解码，将信息提供给控制单元(11);同时将解码的信息进行重新编码，再将编码信息发送到电平转换单元(7)； 控制单元(11):实时监控1553B编/解码器(10)，采集1553B解码数据，当解码信号为有效的消息时，控制单元(11)发送输出控制信号打开电平转换单元(7)的输入通道，发送编码信息，当解码信号为无效的消息时，控制单元(11)发送输出控制信号关闭电平转换单元(7)的输入通道，无编码信息发出，总线为空闲状态。
专利摘要一种延长1553B总线信号传输距离的装置，包括信号传输介质和两套信号转换装置，信号转换装置包括电源模块、功能模块、I/O接口、封装外壳，电源模块提供信号转换的电源，功能模块实现1553B电信号和光信号之间的转换，I/O接口作为1553B总线信号输入输出端口，电源模块和功能模块装在封装外壳中，本实用新型降低信号传输过程中的损耗和干扰，延长总线信号传输距离，解决1553B总线信号传输距离较短的问题。
文档编号H04B10/12GK202475429SQ20112057373
公开日2012年10月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘小旦, 吕超群, 周升俊, 曹启友, 管思阳, 逄冲 申请人:杭州航天电子技术有限公司