本發(fā)明屬于近場無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用電容耦合進(jìn)行近距數(shù)字信號無線傳輸?shù)南到y(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制、高精度數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間數(shù)字信號簡單、可靠地傳輸是一個(gè)難題。

針對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之間的數(shù)字信號傳輸，現(xiàn)有的技術(shù)主要有：無線電傳輸方式、電刷方式和光電耦合方式傳輸方式。

無線電傳輸方式理論上比較簡單，但是實(shí)現(xiàn)方式較為復(fù)雜。這種傳輸方式需要高頻載波，需要調(diào)制解調(diào)裝置，外部電路復(fù)雜，而且電磁兼容性差，無線電傳輸過程中易受干擾。

電刷方式只適用于與轉(zhuǎn)速低、信號電壓高的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。

光電耦合傳輸方式需要發(fā)送裝置和接收裝置，而且需要密封，結(jié)構(gòu)體積較大，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)結(jié)構(gòu)可靠性較差。

數(shù)字信號的隔離傳輸電路中常用的隔離方式有光電耦合隔離、磁耦合隔離和電容耦合隔離。電容耦合結(jié)構(gòu)簡單、體積較小。迄今為止，尚未見到電容耦合應(yīng)用于相對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之間數(shù)字信號傳輸?shù)膱?bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種近距離電容耦合無線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)及方法，能夠簡單、可靠地實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間數(shù)字信號傳輸。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種近距離電容耦合無線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)，包含：

電容極板正及電容極板負(fù)，兩者保持固定距離的空隙，形成電容；

編碼器，將待傳輸?shù)男畔⑸啥M(jìn)制數(shù)據(jù)；

驅(qū)動器，生成與二進(jìn)制數(shù)據(jù)相應(yīng)的波形并發(fā)送至電容極板正；

比較器，將電容極板負(fù)上耦合出的信號波形恢復(fù)為數(shù)字信號；

解碼器，對數(shù)字信號進(jìn)行解碼。

優(yōu)選地，所述編碼器及驅(qū)動器設(shè)置于第一電路板，該驅(qū)動器通過導(dǎo)線連接電容極板正；所述比較器及解碼器設(shè)置于第二電路板，該比較器通過導(dǎo)線連接電容極板負(fù)。

優(yōu)選地，所述電容極板正和電容極板負(fù)構(gòu)成的電容容值在1~2pF。

優(yōu)選地，信號的通過頻段為200MHz-350MHz。

優(yōu)選地，所述電容極板正和電容極板負(fù)，分別裝設(shè)在相對旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)部件上。

優(yōu)選地，所述電容極板正和電容極板負(fù)，分別裝設(shè)在旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件上。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種近距離電容耦合無線數(shù)字信號傳輸方法，編碼器將待傳輸?shù)男畔⑸啥M(jìn)制數(shù)據(jù)，經(jīng)驅(qū)動器將相應(yīng)波形輸送至電容極板正；電容極板負(fù)與所述電容極板正保持固定距離的空隙形成電容，通過電容耦合接收電容極板正輸送的信號。

優(yōu)選地，比較器將電容極板負(fù)上耦合出的信號波形恢復(fù)為數(shù)字信號，通過解碼器對數(shù)字信號進(jìn)行解碼。

優(yōu)選地，所述電容極板正和電容極板負(fù)，分別裝設(shè)在相對旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)部件上。

優(yōu)選地，所述電容極板正和電容極板負(fù)，分別裝設(shè)在旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件上。

本發(fā)明所述近距離電容耦合無線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)及方法，采用電容耦合實(shí)現(xiàn)高速相對旋轉(zhuǎn)數(shù)字信號的傳輸，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：

1）結(jié)構(gòu)簡單。與天線、光纖等傳輸方式相比，電容耦合傳輸結(jié)構(gòu)簡單，所需的外圍電路簡單，電容極板和外圍電路都可以集成在電路板上，體積小，成本低；

2）可靠性高。相比天線傳輸方式，電容耦合傳輸可靠性好；相比光纖傳輸方式，高速旋轉(zhuǎn)易導(dǎo)致光纖結(jié)構(gòu)斷路，而電容耦合結(jié)構(gòu)受高速旋轉(zhuǎn)影響很小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中電容耦合無線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2是本發(fā)明中電容極板正和電容極板負(fù)的布置示意圖；

圖3是本發(fā)明中電容耦合無線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1~圖3所示，本發(fā)明提供一種近距離電容耦合無線數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)，包括：編碼器11、驅(qū)動器12、電容極板正21、電容極板負(fù)22、比較器31、解碼器32。

其中，電容極板正21和電容極板負(fù)22互不接觸，兩者之間保持固定距離的空隙，可視為一電容。作為示例，電容極板正21和電容極板負(fù)22構(gòu)成的電容容值在1~2pF左右。

第一電路板10上分別焊裝有編碼器11和與之信號連接的驅(qū)動器12，該驅(qū)動器12通過導(dǎo)線與電容極板正21連接；第二電路板30上分別焊裝有比較器31和與之信號連接的解碼器32，電容極板負(fù)22通過導(dǎo)線與比較器31連接。

經(jīng)測試，此系統(tǒng)的通過頻段為200MHz-350MHz。

可以將所述電容極板正21和電容極板負(fù)22，分別裝設(shè)在近距離高速相對旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)部件，如旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之上，通過電容耦合實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的簡單、可靠傳輸。

一種近距離電容耦合無線數(shù)字信號傳輸?shù)姆椒?，具體步驟如下：

1）編碼器11生成需要傳輸?shù)臄?shù)字信號（如二進(jìn)制數(shù)據(jù)），經(jīng)由驅(qū)動器12生成相應(yīng)的波形發(fā)送至電容極板正21；

2）通過電容耦合，在電容極板負(fù)22上耦合出交變信號，以此來傳遞數(shù)字信號波形上的邊沿信息；

3）電容極板負(fù)22上的信號經(jīng)比較器31還原成波形后，將數(shù)字信號輸送至解碼器32進(jìn)行解碼。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。