Линия для передачи сигналов

Предлагается линия для передачи сигналов, несущих информацию. Линия включает первый удлиненный проводник (1) для передачи сигнала, снабженный первым экраном (11), заземленным на выходе, второй удлиненный проводник (2) для передачи сигнала, который заземлен на выходе и снабжен вторым экраном (21), заземленным на выходе, при этом первый и второй удлиненные проводники (1, 2) имеют одинаковую длину, и первый и второй экраны (11, 12) имеют одинаковую длину. Новым является то, что первый и второй экраны (11, 12) электрически изолированы друг от друга по всей длине и электрически соединены на выходе в точке заземления (3) второго удлиненного проводника (2). В результате использования такой схемы включения уровень помех значительно снижается за счет практически полного вычитания напряжения помех из проходящего сигнала. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящая полезная модель относится к линиям для передачи сигналов, а именно к линии для передачи сигналов, несущих информацию, симметричного типа.

Известен кабель связи [RU 2476944], который содержит пару токопроводящих жил для передачи по ним сигнала, которые изолированы друг от друга внутренним изолятором и скручены в спираль, покрытую наружным изолятором таким образом, чтобы он заполнял все пустоты между изолированными токопроводящими жилами. Такой кабель связи имеет относительно сложную конструкцию и создает высокий уровень помех, т.к. достаточно трудно достичь абсолютной симметричности такой витой пары.

В качестве ближайшего аналога полезной модели выбрана известная симметричная система коаксильных кабелей для передачи сигнала [Генри У. Отт. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. М.: Мир, 1979, стр. 109]. Такая симметричная схема линии для передачи сигналов включает: первый коаксильный кабель, включающий первый удлиненный проводник для передачи сигнала, снабженный первым экраном, заземленным на выходе; и второй коаксильный кабель, включающий второй удлиненный проводник для передачи сигнала, который заземлен на выходе через нагрузку и снабжен вторым экраном, заземленным на выходе. Благодаря симметричности, здесь первый и второй удлиненный проводник имеют одинаковую длину, и первый и второй экраны имеют одинаковую длину, что ограничивает напряжение помех. Однако, по причине заземления первого и второго экранов в различных точках, напряжение помех все же возникает в такой системе.

Технической задачей настоящей полезной модели является снижение уровня помех линии симметричного типа для передачи сигналов, несущих информацию.

Для решения поставленной технической задачи, предлагается линия для передачи сигналов, включающая по крайней мере пару удлиненных проводников, которая содержит первый удлиненный проводник для передачи сигнала, снабженный первым экраном, заземленным на выходе, второй удлиненный проводник для передачи сигнала, который заземлен по крайней мере на выходе и снабжен вторым экраном, заземленным на выходе, при этом первый и второй удлиненные проводники имеют одинаковую длину, и первый и второй экраны имеют одинаковую длину. Новым является то, что первый и второй экраны электрически изолированы друг от друга по всей длине и электрически соединены на выходе в точке заземления второго удлиненного проводника. В результате использования такой схемы включения уровень помех значительно снижается за счет практически полного вычитания напряжения помех из проходящего сигнала.

Каждый из первого и второго экранов может быть выполнен в виде одной оболочки, в частности в виде трубки из электропроводного материала, коаксильной соответствующему удлиненному проводнику.

В качестве варианта осуществления, каждый из первого и второго экранов может быть выполнен в виде двух коаксильных оболочек, электрически изолированных друг от друга по всей длине и соединенных на выходе в точке заземления второго удлиненного проводника.

Линия может включать две пары удлиненных проводников, при этом: первый удлиненный проводник первой пары служит для передачи положительного сигнала, а первый удлиненный проводник второй пары служит для передачи отрицательного сигнала; второй удлиненный проводник первой пары и второй удлиненный проводник второй пары дополнительно заземлены на входе в одной точке.

Линия может быть выполнена в виде кабеля.

Далее предлагаемая полезная модель поясняется более подробно на примерах со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлено:

фиг. 1 - схема простейшей линии для передачи сигналов;

фиг. 2 - схема линии для передачи сигналов с двойным экранированием; и

фиг. 3 - симметричная схема линии для передачи сигналов.

Стрелками на чертежах показано направление передачи сигналов.

Пример 1. Простейшая линия для передачи сигналов из двух экранированных проводов.

Как показано на фиг. 1 линия для передачи сигналов включает два экранированных провода, в частности расположенных параллельно друг другу. Первый экранированный провод содержит первую удлиненный проводник 1 и коаксильный ему первый экран 11 в виде удлиненной оболочки вокруг этого удлиненного проводника. Второй экранированный провод, являющийся точно таким же как и первый экранированный провод по своим характеристикам, содержит второй удлиненный проводник 2 и коаксильный ему второй экран 21 в виде удлиненной оболочки вокруг этого удлиненного проводника. Первый экран 11 и второй экран 21 электрически изолированы друг от друга по всей длине На выходе линии первый экран 11, второй экран 21 и второй проводник 2 электрически соединены с землей в общей точке заземления 3, которой является точка заземления второго удлиненного проводника (21) на его выходе. Желательно, чтобы длина и характеристики проводников, соединяющих первый экран 11 и второй экран 21 с точкой заземления, соответственно, были одинаковыми.

В общем случае такая линия может выполняться в виде одного кабеля, внутри которой первый и второй экранированные провода могут располагаться параллельно друг другу или быть скрученными друг с другом с обеспечением электрической изоляции между экранами по всей длине.

При передаче сигналов по вышеописанной линии, со входа линии по первому удлиненному проводнику 1 передают собственно сигнал, а по второму удлиненному проводнику 2 передают сигнал земли. За счет полной симметричности всех элементов линии и указанного заземления ряда элементов общей точке 3 на выходе линии происходит практически полное вычитание напряжения помех из проходящих сигналов.

Пример 2. Линия для передачи сигналов с двойным экранированием Устройство линии для передачи сигналов по этому примеру и принцип ее работы является подобными тем, которые описаны в примере 1, за исключением одной конструктивной особенности.

А именно, как показано на фиг. 2, первый экранированный провод включает не только первый экран 11 в виде одной удлиненной оболочки, расположенной непосредственно вокруг первого удлиненного проводника 1 коаксильно ему, но и дополнительно включает дополнительный первый экран 12 в виде второй удлиненной оболочки, расположенной вокруг первого экрана 11 коаксильно ему. Длина дополнительного первого экрана 12 равна длине первого экрана 11, при этом эти экраны электрически изолированы друг от друга по всей длине. Дополнительный первый экран 12 также соединен с общей точкой заземления 3 на выходе линии.

Аналогично вышеописанному устройству первого экранированного провода, второй экранированный провод включает не только второй экран 21 в виде одной удлиненной оболочки, расположенной непосредственно вокруг второго удлиненного проводника 2 коаксильно ему, но и дополнительно включает дополнительный второй экран 22 в виде второй удлиненной оболочки, расположенной вокруг второго экрана 21 коаксильно ему. Длина дополнительного второго экрана 22 равна длине второго экрана 21, при этом эти экраны также электрически изолированы друг от друга по всей длине. Дополнительный второй экран 12 тоже соединен с общей точкой заземления 3 на выходе линии.

При использовании такой линии в конструкции одного кабеля, поскольку первый и второй экраны 11, 21 являются внутренними, а дополнительные первые и второй экраны 12, 22 являются наружными, здесь необходимо обеспечить электрическую изоляцию между дополнительными первым и вторым экранами 12, 22 по всей длине.

Использование вышеописанной линии с двойным экранированием экранированных проводов способствует дополнительному снижению уровня помех.

Пример 3. Симметричная схема линий для передачи сигналов.

Как показано на фиг. 3, по этому примеру линия включает две одинаковые пары экранированных проводов, причем каждая из этих пар устроена так, как это описано в примере 1.

Особенностью этой симметричной схемы является то, что первый удлиненный проводник 1 первой пары служит для передачи положительного сигнала, а первый удлиненный проводник 1 второй пары служит для передачи отрицательного сигнала, при этом второй удлиненный проводник 2 первой пары и второй удлиненный проводник 2 второй пары соединены с землей на входе лини в общей точке сигнала земли 4. Также, здесь две общие точки заземления 3 пар экранированных проводов могут не совпадать друг с другом, как это продемонстрировано на фиг. 3.

Очевидно, что в этой симметричной схеме может также использоваться конструкция каждой из пар, приведенная в примере 2.

Пример 4. Сравнительный эксперимент по параметрам иммитанса.

Для проверки качества прохождения сигнала по предлагаемой линии был проведен сравнительный эксперимент для двух образцов. Для измерения характеристик образцов использовали измеритель иммитанса модели Е7-8.

В качестве первого образа использовали линию длиной 1000 мм в виде широко распространенного коаксильного высокочастотного кабеля RG-179 (проводник - омедненная витая жила с серебряным покрытием; экран - плетеный, посеребренная медь). Результаты замеров первого образца: емкость - 70,52 пФ; индуктивность - 1,3 мкГн; комплексное сопротивление - 0,366 Ом. Постоянная времени составила 1,4 нс.

В качестве второго образа использовали линию длиной 1000 мм, образованную из двух параллельных коаксильных высокочастотных кабелей RG-179, соединенных по схеме, которая показана на фиг. 1 и описана в примере 1. Результаты замеров второго образца: емкость - 70,82 пФ; индуктивность - 2,6 мкГн; комплексное сопротивление - 0,633 Ом. Постоянная времени составила 1,2 нс.

Полученные данные замеров позволяют сделать вывод, что несмотря на увеличение комплексного сопротивления, постоянная времени прохождения сигнала не увеличилась, а даже уменьшилась с 1,4 нс в обычной коаксиальной линии до 1,2 нс в линии по настоящей полезной модели, что свидетельствует о лучшем прохождении сигнала в линии по предлагаемой полезной модели.

Следует понимать, что приведенные выше примеры использованы только для целей иллюстрации возможности осуществления полезной модели и ряда ее преимуществ, и эти примеры не ограничивают объем правовой охраны, представленный в формуле, при этом специалист в этой области относительно просто способен осуществить и другие варианты полезной модели без отхода от ее сущности в рамках объема правовой охраны.

1. Линия для передачи сигналов, включающая по крайней мере пару удлиненных проводников, которая содержит:

первый удлиненный проводник для передачи сигнала, снабженный первым экраном, заземленным на выходе;

второй удлиненный проводник для передачи сигнала, который заземлен по крайней мере на выходе и снабжен вторым экраном, заземленным на выходе,

при этом первый и второй удлиненные проводники имеют одинаковую длину, и первый и второй экраны имеют одинаковую длину,

отличающаяся тем, что первый и второй экраны электрически изолированы друг от друга по всей длине и электрически соединены на выходе в точке заземления второго удлиненного проводника.

2. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из первого и второго экранов выполнен в виде одной оболочки.

3. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из первого и второго экранов выполнен в виде двух коаксильных оболочек, электрически изолированных друг от друга по всей длине и соединенных на выходе в точке заземления второго удлиненного проводника.

4. Линия по п. 1, отличающаяся тем, что включает две пары удлиненных проводников, при этом:

первый удлиненный проводник первой пары выполнен с возможностью передачи положительного сигнала, а первый удлиненный проводник второй пары выполнен с возможностью передачи отрицательного сигнала;

второй удлиненный проводник первой пары и второй удлиненный проводник второй пары дополнительно заземлены на входе в одной точке.

5. Линия по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что выполнена в виде кабеля.