一种近距离电容耦合无线数字信号传输系统及方法与流程

本发明属于近场无线通信技术领域，具体地说是一种利用电容耦合进行近距数字信号无线传输的系统及方法。

背景技术：

在医疗设备、工业控制、高精度数据采集等系统中，如何实现旋转部件与静止部件之间数字信号简单、可靠地传输是一个难题。

针对旋转机构之间的数字信号传输，现有的技术主要有：无线电传输方式、电刷方式和光电耦合方式传输方式。

无线电传输方式理论上比较简单，但是实现方式较为复杂。这种传输方式需要高频载波，需要调制解调装置，外部电路复杂，而且电磁兼容性差，无线电传输过程中易受干扰。

电刷方式只适用于与转速低、信号电压高的旋转系统。

光电耦合传输方式需要发送装置和接收装置，而且需要密封，结构体积较大，高速旋转时结构可靠性较差。

数字信号的隔离传输电路中常用的隔离方式有光电耦合隔离、磁耦合隔离和电容耦合隔离。电容耦合结构简单、体积较小。迄今为止，尚未见到电容耦合应用于相对旋转机构之间数字信号传输的报道。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种近距离电容耦合无线数字信号传输系统及方法，能够简单、可靠地实现高速旋转部件与静止部件之间数字信号传输。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种近距离电容耦合无线数字信号传输系统，包含：

电容极板正及电容极板负，两者保持固定距离的空隙，形成电容；

编码器，将待传输的信息生成二进制数据；

驱动器，生成与二进制数据相应的波形并发送至电容极板正；

比较器，将电容极板负上耦合出的信号波形恢复为数字信号；

解码器，对数字信号进行解码。

优选地，所述编码器及驱动器设置于第一电路板，该驱动器通过导线连接电容极板正；所述比较器及解码器设置于第二电路板，该比较器通过导线连接电容极板负。

优选地，所述电容极板正和电容极板负构成的电容容值在1~2pF。

优选地，信号的通过频段为200MHz-350MHz。

优选地，所述电容极板正和电容极板负，分别装设在相对旋转的两个部件上。

优选地，所述电容极板正和电容极板负，分别装设在旋转部件与静止部件上。

本发明的另一个技术方案是提供一种近距离电容耦合无线数字信号传输方法，编码器将待传输的信息生成二进制数据，经驱动器将相应波形输送至电容极板正；电容极板负与所述电容极板正保持固定距离的空隙形成电容，通过电容耦合接收电容极板正输送的信号。

优选地，比较器将电容极板负上耦合出的信号波形恢复为数字信号，通过解码器对数字信号进行解码。

优选地，所述电容极板正和电容极板负，分别装设在相对旋转的两个部件上。

优选地，所述电容极板正和电容极板负，分别装设在旋转部件与静止部件上。

本发明所述近距离电容耦合无线数字信号传输系统及方法，采用电容耦合实现高速相对旋转数字信号的传输，与现有技术相比，其优点和有益效果是：

1）结构简单。与天线、光纤等传输方式相比，电容耦合传输结构简单，所需的外围电路简单，电容极板和外围电路都可以集成在电路板上，体积小，成本低；

2）可靠性高。相比天线传输方式，电容耦合传输可靠性好；相比光纤传输方式，高速旋转易导致光纤结构断路，而电容耦合结构受高速旋转影响很小。

附图说明

图1是本发明中电容耦合无线数字信号传输系统的原理示意图；

图2是本发明中电容极板正和电容极板负的布置示意图；

图3是本发明中电容耦合无线数字信号传输系统的示例结构图。

具体实施方式

如图1~图3所示，本发明提供一种近距离电容耦合无线数字信号传输系统，包括：编码器11、驱动器12、电容极板正21、电容极板负22、比较器31、解码器32。

其中，电容极板正21和电容极板负22互不接触，两者之间保持固定距离的空隙，可视为一电容。作为示例，电容极板正21和电容极板负22构成的电容容值在1~2pF左右。

第一电路板10上分别焊装有编码器11和与之信号连接的驱动器12，该驱动器12通过导线与电容极板正21连接；第二电路板30上分别焊装有比较器31和与之信号连接的解码器32，电容极板负22通过导线与比较器31连接。

经测试，此系统的通过频段为200MHz-350MHz。

可以将所述电容极板正21和电容极板负22，分别装设在近距离高速相对旋转的两个部件，如旋转部件与静止部件之上，通过电容耦合实现数字信号的简单、可靠传输。

一种近距离电容耦合无线数字信号传输的方法，具体步骤如下：

1）编码器11生成需要传输的数字信号（如二进制数据），经由驱动器12生成相应的波形发送至电容极板正21；

2）通过电容耦合，在电容极板负22上耦合出交变信号，以此来传递数字信号波形上的边沿信息；

3）电容极板负22上的信号经比较器31还原成波形后，将数字信号输送至解码器32进行解码。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。