CN113205918B

CN113205918B - 一种通信传输电缆

Info

Publication number: CN113205918B
Application number: CN202110484202.8A
Authority: CN
Inventors: 刘威; 庄加才; 徐君
Original assignee: Hefei Zero Carbon Technology Co ltd
Current assignee: Hefei Sunshine Zero Carbon Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2041-04-30
Also published as: CN113205918A

Abstract

本申请公开了一种通信传输电缆，降低了通信误码率。该传输电缆包含n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1。这3n+m对双绞线划分为m组，第i组包含1对电源双绞线、x_i对通信双绞线和2x_i对自定义双绞线；i＝1、2、…、m，x_i≥1，x₁+x₂+…+x_m＝n。在第i组内：电源双绞线用于随第s对通信双绞线一起连接至第s个接收端，第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线并联、第二根线与电源双绞线中的VCC线并联，第x_i+s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第二根线并联、第二根线与电源双绞线中的GND线并联；s＝1、2、…、x_i。

Description

一种通信传输电缆

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，更具体地说，涉及一种通信传输电缆。

背景技术

随着电力电子技术的迅速发展，电力电子装置正在向着高频化、大容量、小体积的方向迈进，其电磁环境变得愈加恶劣，电磁干扰日益严重，电力电子装置间的通信经常因受到电磁干扰而出现误码。

现有通讯方式(例如RS-485、CAN等)采用平衡驱动和差分接收的方式来提高抗电磁干扰能力，并采用通信双绞线作为传输介质。但在某些场合下，需要电源双绞线(或地线)随通信双绞线一起连接至接收端。例如图1～图2所示：图1中使用一对通信双绞线传递承载通信数据的一对差分信号A、B，同时使用一对电源双绞线传递电源正负极信号VCC、GND；图2中使用一对通信双绞线传递承载通信数据的一对差分信号A、B，同时使用一根GND线即地线连接至接收端。

在电源双绞线(或地线)随通信双绞线一起连接至接收端的场合下，受电磁干扰，可能出现通信双绞线中的两根信号线(例如图1或图2中的A信号线和B信号线)对地电压幅值均超出标准范围(该标准范围一般为-7V～+12V)的情况，此时仍会导致通信出现误码。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种通信传输电缆，以降低通信的误码率。

一种通信传输电缆，包含3n+m对双绞线，分别是：n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1；

所述3n+m对双绞线划分为m组，第i组包含1对电源双绞线、x_i对通信双绞线和2x_i对自定义双绞线；i＝1、2、…、m，x_i≥1，x₁+x₂+…+x_m＝n；

在第i组内：电源双绞线用于随第s对通信双绞线一起连接至第s个接收端，第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线并联，第s对自定义双绞线中的第二根线与电源双绞线中的GND线并联，第x_i+s对自定义双绞线中的第一根线与电源双绞线中的VCC线并联，第x_i+s对自定义双绞线中的第二根线与第s对通信双绞线中的第二根线并联；s＝1、2、…、x_i。

可选的，对于上一通信传输电缆，在第i组内：同一对双绞线内的两根线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第一根线对地电压时，设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第二根线对地电压时，设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长。

在第i组内：电源双绞线用于随第s对通信双绞线一起连接至第s个接收端，第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线并联，第s对自定义双绞线中的第二根线、第x_i+s对自定义双绞线中的第一根线以及电源双绞线中的GND线三者并联，第s对通信双绞线中的第二根线与第x_i+s对自定义双绞线中的第二根线并联；s＝1、2、…、x_i。

在第i组内：电源双绞线用于随第s对通信双绞线一起连接至第s个接收端，第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线并联，第s对自定义双绞线中的第二根线、第x_i+s对自定义双绞线中的第一根线与电源双绞线中的VCC线三者并联，第x_i+s对自定义双绞线中的第二根线与第s对通信双绞线中的第二根线并联；s＝1、2、…、x_i。

一种通信传输电缆，包含3n对双绞线和m根GND线，所述3n对双绞线分别是：n对通信双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1；

所述3n对双绞线和m根GND线划分为m组，第i组包含1根GND线、x_i对通信双绞线和2x_i对自定义双绞线；i＝1、2、…、m，x_i≥1，x₁+x₂+…+x_m＝n；

在第i组内：GND线用于随第s对通信双绞线一起连接至第s个接收端，第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线并联，第s对通信双绞线中的第二根线与第x_i+s对自定义双绞线中的第二根线并联，第s对自定义双绞线中的第二根线、第x_i+s对自定义双绞线中的第一根线与与GND线三者并联；s＝1、2、…、x_i。

一种通信传输电缆，包括：上述任意多种通信传输电缆中所包含的所有线。

可选的，所述通信传输电缆采用RS-485或CAN通讯方式。

从上述的技术方案可以看出，本发明在接收端原有通信双绞线和电源双绞线(或地线)的基础上，增加双绞线将信号线与电源线绞合，利用双绞线能够抑制相绞合的两根线受到外界电磁干扰的特性，来克服因电磁干扰所导致的信号线对地电压幅值超出标准范围的问题，从而提升抗电磁干扰能力，降低通信的误码率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种通信传输电缆内部结构示意图；

图2为现有技术公开的又一种通信传输电缆内部结构示意图；

图3为本发明实施例1公开的一种通信传输电缆内部结构示意图；

图4为本发明实施例1公开的又一种通信传输电缆内部结构示意图；

图5为本发明实施例1公开的又一种通信传输电缆内部结构示意图；

图6为本发明实施例2公开的一种通信传输电缆内部结构示意图；

图7为本发明实施例3公开的一种通信传输电缆内部结构示意图；

图8为本发明实施例4公开的一种通信传输电缆内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例1：

本发明实施例1公开了一种通信传输电缆，包含3n+m对双绞线，分别是：n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1。图3、图4和图5分别为本发明实施例1的三个示例，其中，图3是以n＝m＝1作为示例，图4是以n＝m＝2作为示例，图5是以n＝2、m＝1作为示例。

在本发明实施例1中，所述3n+m对双绞线划分为m组，第i组包含1对电源双绞线、x_i对通信双绞线和2x_i对自定义双绞线；i＝1、2、…、m，x_i≥1，x₁+x₂+…+x_m＝n；

在第i组内：电源双绞线用于随第s对通信双绞线一起连接至第s个接收端，第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线并联(即第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线首首相连、尾尾亦相连)，第s对自定义双绞线中的第二根线与电源双绞线中的GND线并联，第x_i+s对自定义双绞线中的第一根线与电源双绞线中的VCC线并联，第x_i+s对自定义双绞线中的第二根线与第s对通信双绞线中的第二根线并联；s＝1、2、…、x_i。

本发明实施例1适用于一对电源双绞线随一对通信双绞线一起连接至一个接收端，不同接收端使用独立的通信双绞线，不同接收端可以使用独立的电源双绞线也可以共用同一对电源双绞线的场合下。对于该场合下的每一个接收端，本发明实施例1的技术方案实质就是在该接收端原有使用的通信双绞线和电源双绞线的基础上，增加双绞线将信号线与电源线(通信双绞线中的两根线均属于信号线，电源双绞线中的两根线均属于电源线)绞合，利用双绞线能够抑制相绞合的两根线受到外界电磁干扰的特性，来克服因电磁干扰所导致的信号线对地电压幅值超出标准范围的问题，从而提升抗电磁干扰能力，降低通信的误码率。然后，将连接至至少一个接收端的线束通过捆扎或其他方式封装成一条电缆，便是本发明实施例1公开的通信传输电缆。可以说，本发明实施例1公开的通信传输电缆就是在传统通信传输电缆原有的n对通信双绞线和m对电源双绞线的基础上，增加了2n对自定义双绞线得到的。

下面以图3为例，对本发明实施例1的工作原理进行详述。

图3示出的通信传输电缆仅包含连接至一个接收端的线束，共4对双绞线，其中：双绞线1为通信传输电缆中原有的一对通信双绞线，用于传递承载通信数据的一对差分信号A、B；双绞线2为该通信传输电缆中原有的一对电源双绞线，用于传递电源正负极信号VCC、GND；双绞线3和双绞线4为该通信传输电缆中增加的2对自定义双绞线。

双绞线3中的两根线分别与双绞线1中的A信号线和双绞线2中的GND线并联，从而双绞线3相当于实现了将A信号线与GND线绞合。双绞线4中的两根线分别与双绞线1中的B信号线和双绞线2中的VCC线并联，从而双绞线4相当于实现了将B信号线与VCC线绞合。由于双绞线具有抑制相绞合的两根线受到外界电磁干扰的特性，所以通过双绞线3能够克服因电磁干扰所导致的A信号线对GND的电压幅值超出标准范围的问题，同时通过双绞线4能够克服因电磁干扰所导致的B信号线对VCC的电压幅值超出标准范围的问题；而电源双绞线又抑制了因电磁干扰所导致的VCC线和GND线的电压幅值超出标准范围，那么综合双绞线4和电源双绞线的效果就保证了B信号线对GND的电压幅值不超出标准范围。由此可见，双绞线1中的一对差分信号A、B依靠双绞线3和双绞线4实现了对GND的电压幅值均不超出标准范围，从而提升了抗电磁干扰能力，降低了通信的误码率。

图4示出的通信传输电缆包含连接至两个接收端的线束，共8对双绞线，双绞线1～4组成连接至第一接收端的线束，双绞线5～8组成连接至第二接收端的线束，其中：双绞线1、双绞线6为通信传输电缆中原有的两对通信双绞线，双绞线1用于传递承载通信数据的一对差分信号A1、B1，双绞线2用于传递承载通信数据的一对差分信号A2、B2；双绞线2、双绞线8为该通信传输电缆中原有的两对电源双绞线，双绞线2用于传递电源正负极信号VCC1、GND1，双绞线8用于传递电源正负极信号VCC2、GND2；双绞线3、双绞线4、双绞线5、双绞线7为该通信传输电缆中增加的4对自定义双绞线。在连接至第一接收端的线束中，双绞线1中的一对差分信号A1、B1依靠双绞线3和双绞线4实现了对GND1的电压幅值都不超出标准范围，从而提升了抗电磁干扰能力，降低了与第一接收端通信的误码率，其原理分析同图3，此处不再赘述；在连接至第二接收端的线束中，双绞线6中的一对差分信号A2、B2依靠双绞线5和双绞线7实现了对GND2的电压幅值都不超出标准范围，从而提升了抗电磁干扰能力，降低了与第二接收端通信的误码率，其原理分析同图3，此处不再赘述。

图5示出的通信传输电缆仅包含连接至一个接收端的线束，共7对双绞线，其中：双绞线1、双绞线5为通信传输电缆中原有的两对通信双绞线，双绞线1用于传递承载通信数据的一对差分信号A1、B1，双绞线5用于传递承载通信数据的一对差分信号A2、B2；双绞线2为该通信传输电缆中原有的一对电源双绞线，用于传递电源正负极信号VCC、GND；双绞线3、双绞线4、双绞线6、双绞线7为该通信传输电缆中增加的4对自定义双绞线。双绞线1上的一对差分信号A1、B1依靠双绞线3和双绞线4实现了对GND的电压幅值都不超出标准范围，双绞线5上的一对差分信号A2、B2依靠双绞线6和双绞线7实现了对GND的电压幅值都不超出标准范围，其原理分析同图3，此处不再赘述。

本发明实施例2：

本发明实施例2公开了又一种通信传输电缆，包含3n+m对双绞线，分别是：n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1。图6为本发明实施例2的一个示例，具体的，图6是以n＝m＝1作为示例。

在本发明实施例2中，所述3n+m对双绞线划分为m组，第i组包含1对电源双绞线、x_i对通信双绞线和2x_i对自定义双绞线；i＝1、2、…、m，x_i≥1，x₁+x₂+…+x_m＝n；

图6示出的通信传输电缆仅包含连接至一个接收端的线束，共4对双绞线，其中：双绞线1为通信传输电缆中原有的一对通信双绞线，用于传递承载通信数据的一对差分信号A、B；双绞线2为该通信传输电缆中原有的一对电源双绞线，用于传递电源正负极信号VCC、GND；双绞线3和双绞线4为该通信传输电缆中增加的2对自定义双绞线。

本发明实施例2与本发明实施例1的区别仅在于：本发明实施例1通过增加双绞线变相实现了让一对通信双绞线中的两根线与一对电源双绞线中的两根线一对一绞合，而本发明实施例2是通过增加双绞线变相实现了让一对通信双绞线中的两根线都与电源双绞线中的GND线绞合，但两者解决技术问题的原理相同，此处不再赘述。

本发明实施例3：

本发明实施例3公开了又一种通信传输电缆，包含3n+m对双绞线，分别是：n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1。图7为本发明实施例3的一个示例，具体的，图7是以n＝m＝1作为示例。

在本发明实施例3中，所述3n+m对双绞线划分为m组，第i组包含1对电源双绞线、x_i对通信双绞线和2x_i对自定义双绞线；i＝1、2、…、m，x_i≥1，x₁+x₂+…+x_m＝n；

图7示出的通信传输电缆仅包含连接至一个接收端的线束，共4对双绞线，其中：双绞线1为通信传输电缆中原有的一对通信双绞线，用于传递承载通信数据的一对差分信号A、B；双绞线2为该通信传输电缆中原有的一对电源双绞线，用于传递电源正负极信号VCC、GND；双绞线3和双绞线4为该通信传输电缆中增加的2对自定义双绞线。

本发明实施例3与本发明实施例1的区别仅在于：本发明实施例1通过增加双绞线变相实现了让一对通信双绞线中的两根线与一对电源双绞线中的两根线一对一绞合，而本发明实施例3是通过增加双绞线变相实现了让一对通信双绞线中的两根线都与电源双绞线中的VCC线绞合，但两者解决技术问题的原理相同，此处不再赘述。

本发明实施例4：

本发明实施例4公开了又一种通信传输电缆，包含3n对双绞线和m根GND线，所述3n对双绞线分别是：n对通信双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1。图8为本发明实施例4的一个示例，具体的，图8是以n＝m＝1作为示例。

图8示出的通信传输电缆仅包含连接至一个接收端的线束，共3对双绞线和1根GND线，其中：双绞线1为通信传输电缆中原有的一对通信双绞线，用于传递承载通信数据的一对差分信号A、B；GND线为该通信传输电缆中原有的一根电源线；双绞线2和双绞线3为该通信传输电缆中增加的2对自定义双绞线。

本发明实施例4与本发明实施例1的区别仅在于：本发明实施例1通过增加双绞线变相实现了让一对通信双绞线中的两根线与一对电源双绞线中的两根线一对一绞合，而本发明实施例3中只有GND线没有VCC线，通过增加双绞线变相实现了让一对通信双绞线中的两根线都与该GND线绞合，但两实施例解决技术问题的原理相同，此处不再赘述。

本发明实施例5：

本发明实施例5公开了又一种通信传输电缆，包括：本发明实施例1所述的通信传输电缆中所包含的所有线以及本发明实施例2所述的通信传输电缆中所包含的所有线。

或者，所述通信传输电缆包括：本发明实施例1所述的通信传输电缆中所包含的所有线以及本发明实施例3所述的通信传输电缆中所包含的所有线。

或者，所述通信传输电缆包括：本发明实施例2所述的通信传输电缆中所包含的所有线以及本发明实施例3所述的通信传输电缆中所包含的所有线。

或者，所述通信传输电缆包括：本发明实施例1所述的通信传输电缆中所包含的所有线、本发明实施例2所述的通信传输电缆中所包含的所有线以及本发明实施例3所述的通信传输电缆中所包含的所有线。

可以说，对于本发明实施例1-4中任意多条独立的通信传输电缆，将其所包含的所有线组合在一起封装成一条电缆，便是本发明实施例5公开的通信传输电缆。这任意多条独立的通信传输电缆在线数设置上互不影响。

综上所可知，上述公开的任一实施例都是通过增加双绞线将信号线与电源线绞合，利用双绞线能够抑制相绞合的两根线受到外界电磁干扰的特性，来克服因电磁干扰所导致的信号线对地电压幅值超出标准范围的问题，从而提升了抗电磁干扰能力，降低了通信的误码率。

另外，在上述公开的任一实施例中，原来的每一根信号线都改为了由2根信号线并联组成(例如图3中A信号的走线实质是由双绞线1中的一根线与双绞线3中的一根线并联组成)，当通信波特率较高且传输电缆较长，以至于必须使用传输线理论分析时，与源端相比，两个不等长的线并联会降低信号线对地的电压幅值，该特点可用于抑制反射导致的信号对地电压幅值增加；若不希望信号电压幅值降低，则可使用两个等长的信号线并联。也即是说，在第i组内：同一对双绞线内的两根线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第一根线对地电压时，设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第二根线对地电压时，设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长。

再者，在上述公开的任一实施例中，原来的每一根信号线都改为了由2根信号线并联组成，原来的每一根电源线也都改为了由2根电源线并联组成，并联的两根线互为备用，提升了可靠性。

上述公开的任一实施例所述的通信传输电缆可以采用RS-485或CAN通讯方式，并不局限。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“A”、“B”等是用于区别类似的不同对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种通信传输电缆，其特征在于，包含3n+m对双绞线，分别是：n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1；

2.根据权利要求1所述的通信传输电缆，其特征在于，在第i组内：同一对双绞线内的两根线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第一根线对地电压时，设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第二根线对地电压时，设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长。

3.一种通信传输电缆，其特征在于，包含3n+m对双绞线，分别是：n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1；

4.根据权利要求3所述的通信传输电缆，其特征在于，在第i组内：同一对双绞线内的两根线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第一根线对地电压时，设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第二根线对地电压时，设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长。

5.一种通信传输电缆，其特征在于，包含3n+m对双绞线，分别是：n对通信双绞线、m对电源双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1；

6.根据权利要求5所述的通信传输电缆，其特征在于，在第i组内：同一对双绞线内的两根线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第一根线对地电压时，设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第二根线对地电压时，设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长。

7.一种通信传输电缆，其特征在于，包含3n对双绞线和m根GND线，所述3n对双绞线分别是：n对通信双绞线和2n对自定义双绞线，n≥m≥1；

在第i组内：GND线用于随第s对通信双绞线一起连接至第s个接收端，第s对自定义双绞线中的第一根线与第s对通信双绞线中的第一根线并联，第s对通信双绞线中的第二根线与第x_i+s对自定义双绞线中的第二根线并联，第s对自定义双绞线中的第二根线、第x_i+s对自定义双绞线中的第一根线与GND线三者并联；s＝1、2、…、x_i。

8.根据权利要求7所述的通信传输电缆，其特征在于，在第i组内：同一对双绞线内的两根线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第一根线对地电压时，设置第s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第s 对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长；当需要降低第s对通信双绞线中的第二根线对地电压时，设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线不等长，否则设置第x_i+s对自定义双绞线与第s对通信双绞线等长。