CN102054346A - 一种信号传输装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种信号传输装置及其方法，运用导电壳体所具有的导电特性，将其运用为传输线，以进行控制信号、感测信号等的传输。本发明的方法是运用电容本身所具有的交流信号传输特性，以一耦合电容装设于导电壳体的一部分，使得导电壳体与耦合电容形成一电容耦合体，当将交流信号载于耦合电容时，电容耦合体即可形成谐振，进而可于导电壳体的其它部位进行信号撷取，达到以导电壳体进行信号传输的目的。

Description

一种信号传输装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种交通工具的外围装置，特别是关于一种运用导电壳体进行信号传输的方法与装置。

背景技术

日前，由于能源危机与健康风潮的交互作用下，自行车产业成为当红的热门产业之一。于是，各式各样的自行车不断地被开发，其周边的配件也同时成为各家厂商竞相开发的目标。

然而，自行车的安全性，成为自行车成为替代交通工具后的必然需求。而为了增加自行车的安全性，各项额外的配备，也就逐渐地被开发出来。例如中华民国新型专利第M328996号专利「交通工具的警示系统」，其运用了Zigbee技术，运用在自行车的警示系统上，以能方便地进行警示系统的安装。其缺点在于，采用Zigbee的装置，价格昂贵，不易为消费者所接受。

而最简易的警示系统，即为采用传统的传输线来进行警示信号的控制。这种技术，以广为汽机车等的交通工具所采用，因其技术成熟，且价格低廉。

然而，自行车上的警示系统或电子装置，目前并非如汽机车般成为标准配备，因此，大都需额外进行安装。由于安装的工钱以及线材钱较高，因此，属于不易推广的产品。

于是，如何能够研发一种可轻易安装，并且，其价格又低于无线的解决方案，成为自行车上的警示系统或电子装置等配备的开发方向。

除了交通工具外，亦有许多设备具有简易的控制需求。然而，这些需求的被满足，均须要透过前述的有线或者无线的方式进行信号传输。

发明内容

鉴于以上公知技术的问题，本发明提供一种运用导电壳体来进行信号传输的方法与装置，可达到以导电壳体即可进行信号传输的目的。

为达上述目的，本发明提供一种信号传输与接收的方法，是运用于一导电壳体，包含下列步骤：提供一电容耦合接口；提供一调变信号，其包含一传输数据；将该电容耦合接口装置于该导电壳体部分，以与该导电壳体形成一电容耦合体；将该调变信号耦合至该电容耦合界面，以于该电容耦合体形成一谐振信号；撷取该谐振信号；及进行解调变该谐振信号，以还原该传输数据。

本发明尚有一目的在于，提供一种信号传输装置，运用于一导电壳体，包含：输入数据、频率产生单元、调变单元与电容耦合单元。频率产生单元用以产生工作频率。调变单元连接于频率产生单元，用以接收输入数据，并运用工作频率对输入数据进行调变，以产生调变信号；电容耦合单元耦合调变单元，用以加载调变信号至导电壳体。

本发明另有一目的在于，提供一种信号接收装置，是运用于导电壳体，包含：电容耦合单元与解调变单元。电容耦合单元耦合至导电壳体，用以撷取载于导电壳体的调变信号。解调变单元连接于接收单元，用以解调变调变信号为输出数据。

本发明另有一目的在于，提供一种双向信号传输的装置，运用于一交通工具的导电壳体，包含：两个以上收发装置，每个该收发装置包含：一输入数据、频率产生单元、调变单元与电容耦合单元。其中，频率产生单元用以产生工作频率。调变单元连接于频率产生单元，用以接收输入数据，并运用工作频率对输入数据进行调变，以产生调变信号。电容耦合单元连接于调变单元，用以耦合调变信号至导电壳体。解调变单元连接于电容耦合单元，用以解调变调变信号为输入数据。

本发明还有一目的在于，提供一种双向信号传输的装置，运用于一交通工具的导电壳体，包含：第一收发装置与第二收发装置。其中第一收发装置包含：第一输入数据、第一频率产生单元、第一调变单元、第一电容耦合单元与第一解调变单元。其中，第一频率产生单元用以产生第一工作频率。第一调变单元连接于第一频率产生单元，用以接收第一输入数据，并以第一工作频率对第一输入数据进行调变，以产生第一调变信号。第一电容耦合单元连接于第一调变单元，用以耦合第一调变信号至导电壳体。第一解调变单元连接于第一电容耦合单元。第二收发装置则包含：第二输入数据、第二频率产生单元、第二调变单元、第二电容耦合单元与第二解调变单元。其中，第二频率产生单元用以产生第二工作频率。第二调变单元连接于第二频率产生单元，用以接收第二输入数据，并以第二工作频率对第二输入数据进行调变，以产生第二调变信号。第二电容耦合单元连接于第二调变单元，用以耦合第二调变信号至导电壳体，并撷取第一调变信号。第二解调变单元连接于第二电容耦合单元，用以解调变第一调变信号为第一输入数据。

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

附图说明

图1是自行车的设计范例图；

图2是为运用导电壳体来进行信号传输的方法流程图；

图3是为本发明的运用导电壳体来进行信号传输的装置第一实施例；

图4A是为本发明的运用导电壳体来进行信号传输的装置第二实施例中，双向传输的一端；及

图4B是为本发明的运用导电壳体来进行信号传输的装置第二实施例中，双向传输的另一端。

符号说明

10  自行车车架     100 发射端

110 调变器         120 频率产生器

130 放大器         140 耦合电容

200 导电壳体       300 接收端

310 耦合电容       320 滤波器

330 放大器         340 解调变器

400 信号收发器     410 第一频率调变器

420 第一频率产生器 430 第一放大器

440 第一耦合电容   450 第二频率滤波器

460 第二放大器     470 第二频率解调变器

500 信号收发器     510 第二频率调变器

520 第二频率产生器 530 第一放大器

540 第二耦合电容   550 第一频率滤波器

560 第二放大器     570 第一频率解调变器

具体实施方式

本发明提出一运用导电壳体进行信号传输的方法与装置，其运用导电壳体来进行信号的传输，以取代传输线。

首先，请参考图1，其为中华民国新型专利第343322号折迭式购物自行车专利的外观图。基本上，目前的自行车，其车架10的部份，大都采用金属或者碳纤维来制作。由于自行车在设计上，电源的设计并非主要者，因此，车架10若为金属成分者，仅为维系车架的坚固性的用。

本发明的作法即在于采用导电壳体的导电成分来作为传输线，以达到降低传输线运用的目的。其中，导电壳体的导电成分，可能有多种样态，例如，具有导电性的金属，或者，具有导电性的碳纤维，或者，其它具有导电性的物质所制作的导电壳体等等。只要具有导电性，即可为本发明所运用。

对于具有导电成分的自行车车架，可以拿来加以运用作为传输线的一例，其余的例子，例如LED灯、LED路灯、机车、汽车、家电设备等等具有导电壳体的成分者，均可作为本发明的实施例。然而，由于车架的设计上，即便其具有导电成分，不过，由于原始的设计上，并非拿来当传输线之用，因此，并未采用传输线的阻抗需求来设计。于是，要在车架上进行信号传输，必须善用车架本身的导电特性。

请参考图2，本发明运用导电壳体来进行信号传输的方法流程图。本发明运用了身为导电壳体来作为传输线，将导电壳体视为一传导体时，其具有一定的阻抗。此阻抗值可能随着不同的导电壳体而有所不同，这会造成设计上的问题，亦即，阻抗匹配的问题。为了解决此问题，本发明提出了一种方式来运用导电壳体，亦即，提供一个耦合电容接口，来作为传输带有频率的信号，其可适应不同的导电壳体的阻抗问题。其原理在于，将导电壳体视为一导体时，无论其阻抗值为多少，将耦合电容接口加上导电壳体的一部分时，将会使得整个导电壳体与该耦合电容整合的电容耦合体。于是，由于电容可传输交流信号，将可透过此电容耦合体把信号透过导电壳体传递出去。详细的流程，请参考图2，包含下列步骤：

步骤510：提供一电容耦合接口。

步骤520：提供一调变信号，其包含有传输数据。

步骤530：将该电容耦合接口装置于该导电壳体部分，以与该导电壳体形成一电容耦合体。

步骤540：将该调变信号耦合至该电容耦合界面，以于该电容耦合体形成一谐振信号。

步骤550：撷取该谐振信号。

步骤560：进行解调变该谐振信号，以还原该传输数据。

通过图2的方法，即可达到运用导电壳体来进行数据传输的目的。其中的交通工具，可以是自行车、机动脚踏车、汽车等等。而传输的数据，则视实际的应用而定，例如，控制上，应用在作为方向灯的警示系统上；或者，感测上，可应用在车辆转速的感测上或应用在左右方来车的感测上；或者其它各种可能应用在信号传输的产品，皆有需要传输的数据。

图3是为本发明的运用导电壳体来进行信号传输的装置第一实施例，其包含有发射端100与接收端300，其中，发射端100与接收端300通过导电壳体200进行信号传输。发射端100则包含有：调变器110、频率产生器120、放大器130、耦合电容140。接收端300则包含有：耦合电容310、滤波器320、放大器330、解调变器340。

整个信号传输的动作流程说明如下：频率产生器120连接于至调变器110。调变器110将所接收的输入数据以频率产生器120所产生的频率来进行调变，接着，即将所调变的信号传输至放大器130进行信号放大，最后，再将放大的信号传输到耦合电容140。耦合电容140与导电壳体200形成电容耦合体，可将此经调变且放大的信号形成谐振，再传递至接收端300的耦合电容310。由于经过导电壳体200谐振的谐振信号，会衰减并且，会有外界噪声馈入导电壳体200。因此，需要以滤波器320将耦合电容310所传来的谐振信号滤除不必要的噪声，再经由放大器330将信号放大，最后，再经由解调变器340进行解调，以还原输入数据。最后，所输出的输出数据即为输入数据。

其中，在发射端100上，频率产生器120可采用容感型振荡器(LCoscillator)、电压控制振荡器(Voltage controlled oscil1ator，VCO)、晶振(crystal)等。调变器110则可采用振幅调变(AM)、频率调变(FM)、相位调变(PM)等模拟调变技术，或者，采用数字调变技术如OOK、FSK、ASK、PSK、QAMMSK、CPM、PPM、TCM、OFDM等的现有技术，或者，采用展频技术FHSS、DSSS等等，当然，未来的新调变技术，亦可延伸运用至本发明。运用较高级的调变技术会让成本增加，端视设计者对于市场的需求而定，较佳者为以最适当的成本来达到所需的信号传输即可。至于放大器130的制作，同样可从公知技术可轻易取得者，不再赘述。耦合电容140的制作，则可以单片金属片作为电容的一面，将导电壳体200的导电部视为电容的另一面来达成。亦即，耦合电容140可以单片金属片，再涂上一层绝缘层，当其接触到导电壳体200时，即形成一电容。此电容即可视为耦合电容140。以自行车为例，若要安装于把手时，即可当前述的单片金属片制作为环形的弹性结构，以固定于把手的金属体上。

在接收端300上，耦合电容310的制作同发射端100的耦合电容140，不再赘述。滤波器320则可采用带通滤波器，让载于导电壳体200上的谐振频率得以解晰出，并滤除其它不必要的噪声。而放大器330则可采用低噪声放大器(Low noise amplifier，LNA)，解调变器340则需相对应于调变器110的调变技术来制作。

此外，接收端300的耦合电容310，则可另外采取绕线线圈，以感应的方式来进行信号的撷取。目前，在实际的测试上，已可达成。

于是，经由导电壳体200与发射端100、接收端300的共同运作，即可将导电壳体200变为传输线，毋需安装任何传输线，可大幅降低线材与安装的成本。

图3所揭示者，为单向传输的范例。事实上，在同一个导电壳体上，可采用相同的导电壳体来达到双向传输的目的。其可同样采用图2的方法来达成，而具体的实施例，请参考图4A与图4B，其说明了双向的收发端的装置该如何设计。

首先，请参考图4A，其为本发明的运用导电壳体来进行信号传输的装置第二实施例中，双向传输的一端；而图4B则为本发明的运用导电壳体来进行信号传输的装置第二实施例中，双向传输的另一端。其以两个工作频率来透过导电壳体200达成双向数据传输的目的，可使得图4A与图4B中的可双向传输的信号收发器400与信号收发器500，以全双工的方式，随时进行数据传输。

当然，本发明可采用半双工的方式，采用一个频率来进行两个信号收发器的工作。半双工的作法，即为将图4A与图4B的工作频率，采取单一频率者。在信号传输的过程，由两个收发器轮流进行收发。若有多组单向传输套组，例如，多个发射端搭配多个接收端，并结合多组双向的信号收发器，则要透过单一导电壳体来进行数据传输时，需要解决信号干扰的问题。此时，采用多个不同的工作频率方式来进行数据传输的区隔为较恰当的作法。若采用不同的调变方式来进行多组单向或双向传输套组的组合，亦可。

请先参考图4A，信号收发器400包含有：第一频率调变器410、第一频率产生器420、第一放大器430、第一耦合电容440、第二频率滤波器450、第二放大器460、第二频率解调变器470。图4B中，信号收发器500包含有：第二频率调变器510、第二频率产生器520、第三放大器530、第二耦合电容540、第一频率滤波器550、第四放大器560、第一频率解调变器570。其中，信号收发器400所传输的数据，以第一频率调变后，发送出去，将由信号收发器500来进行接收；反之，信号收发器500所传输的数据，以第二频率调变后，发送出去，将由信号收发器400来进行接收。由于第一频率与第二频率不同，因此，将不会在导电壳体200上形成相互的干扰信号。对于信号的接收，则可透过信号收发器400当中的第二频率滤波器450来滤出第二频率给信号收发器400的第二频率解调变器470进行解调变；反过来，信号收发器500当中的第一频率滤波器550则可滤出第一频率给信号收发器500的第一频率解调变器570进行解调变。

整个信号传输的动作流程说明如下：

1.由信号收发器400传递至信号收发器500：

在信号收发器400当中，第一频率产生器420连接于至第一频率调变器410。第一频率调变器410将所接收的第一输入数据以第一频率产生器420所产生的频率来进行调变，接着，即将所调变的信号传输至第一放大器430进行信号放大，最后，再将放大的信号传输到第一耦合电容440。第一耦合电容440与导电壳体200形成电容耦合体，可将此经调变且放大的信号形成谐振，再传递至信号收发器500的第二耦合电容540。由于经过导电壳体200谐振的谐振信号，会衰减并且会有外界噪声馈入导电壳体200。因此，需要以第一频率滤波器550将第二耦合电容540所传来的谐振信号滤除不必要的噪声，再经由第四放大器560将信号放大，最后，再经由第一频率解调变器570进行解调，以还原为第一输出数据。最后，信号收发器500所输出的第一输出数据即为第一输入数据。

2.由信号收发器500传递至信号收发器400：

在信号收发器500当中，第二频率产生器520连接于至第二频率调变器510。第二频率调变器510将所接收的第二输入数据以第二频率产生器520所产生的频率来进行调变，接着，即将所调变的信号传输至第三放大器530进行信号放大，最后，再将放大的信号传输到第二耦合电容540。第二耦合电容540与导电壳体200形成电容耦合体，可将此经调变且放大的信号形成谐振，再传递至信号收发器400的第一耦合电容440。由于经过导电壳体200谐振的谐振信号，会衰减并且会有外界噪声馈入导电壳体200。因此，需要以第二频率滤波器450将第一耦合电容440所传来的谐振信号滤除不必要的噪声，再经由第二放大器460将信号放大，最后，再经由第二频率解调变器470进行解调，以还原为第二输出数据。最后，信号收发器400所输出的第二输出数据即为第二输入数据。

图4A与图4B说明了全双工的实施例，半双工的实施与全双工者，差别在于传输时间的调配。由于本发明所采用的信号传输速率不需很快，因此，可轻易地达到半双工的工作要求。

其中，在信号收发器400与信号收发器500的组件选择上，基本上与图3所述者相同。亦即，属于发射器组件的部份，可参照发射端100的组件采用，而属于接收器组件的部份，则可参照接收端300的组件采用，于此不再赘述。同样地，调变技术上，亦同。

此外，在每个信号收发器中，可采用两个耦合电容的方式。亦即，分别在发射器的部分运用一个耦合电容，在接收器的部分运用一个耦合电容的方式。亦即，在发射器的放大器与导电壳体之间连接一个耦合电容，而在接收器的滤波器与导电壳体间连接一个耦合电容。

虽然本发明的较佳实施例揭露如上所述，然其并非用以限定本发明，任何熟悉相关技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当根据权利要求所界定的内容为准。

Claims (11)

1.一种信号传输的方法，其特征在于，运用于一导电壳体，包含下列步骤：

提供一电容耦合接口；

提供一调变信号，其包含一传输数据；

将该电容耦合接口装置于该导电壳体，以与该导电壳体形成一电容耦合体；

将该调变信号耦合至该电容耦合界面，以于该电容耦合体形成一谐振信号；

撷取该谐振信号；及

进行解调变该谐振信号，以还原该传输数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该撷取该谐振信号的步骤，是由选自一第二电容耦合体与一线圈所组成的群组来进行撷取。

3.一种信号传输装置，其特征在于，运用于一导电壳体，该信号传输装置包含：

一输入数据；

一频率产生单元，用以产生一工作频率；

一调变单元，连接于该频率产生单元，用以接收该输入数据，并运用该工作频率对该输入数据进行调变，以产生一调变信号；及

一电容耦合单元，耦合该调变单元，用以加载该调变信号至该交通工具导电壳体。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包含：

一放大单元，连接于该调变单元与该电容耦合单元之间，用以放大该调变信号。

5.一种信号传输装置，其特征在于，包括：信号接收装置，运用于一导电壳体，该信号接收装置包含：

一电容耦合单元，耦合至该导电壳体，用以撷取载于该导电壳体的一调变信号；及

一解调变单元，连接于该接收单元，用以解调变该调变信号为一输出数据。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包含：

一滤波单元，连接于该接收单元，用以滤除噪声；及

一放大单元，连接于该滤波单元与该解调变单元之间，用以放大该调变信号。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包含：

一放大单元，连接于该接收单元，用以放大该调变信号；及

一滤波单元，连接于该放大单元与该解调变单元，用以滤除噪声。

8.一种信号传输装置，其特征在于，包括：信号收发装置，运用于一导电壳体，该信号收发装置包含：

一输入数据；

一频率产生单元，用以产生一工作频率；

一调变单元，连接于该频率产生单元，用以接收该输入数据，并运用该工作频率对该输入数据进行调变，以产生一第一调变信号；

一电容耦合单元，连接于该调变单元，用以耦合该调变信号至该导电壳体；及

一解调变单元，连接于该电容耦合单元，用以解调变一第二调变信号为一输出数据。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包含：

一第一放大单元，连接于该调变单元与该电容耦合单元的间，用以放大该调变信号；

一第一滤波单元，连接于该电容耦合单元，用以滤除该第二调变信号的噪声；及

一第二放大单元，连接于该第一滤波单元与该解调变单元的间，用以放大该第二调变信号。

10.一种信号传输装置，其特征在于，包括：信号收发装置，运用于一导电壳体，该信号收发装置包含：

一输入数据；

一频率产生单元，用以产生一工作频率；

一调变单元，连接于该频率产生单元，用以接收该输入数据，并运用该工作频率对该输入数据进行调变，以产生一第一调变信号；

一第一电容耦合单元，连接于该调变单元，用以耦合该第一调变信号至该导电壳体；

一解调变单元，用以解调变一第二调变信号为一输出数据；及

一第二电容耦合单元，连接于至该解调变单元，以撷取载于该导电壳体的该第二调变信号。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，还包含：

一第一放大单元，连接于该调变单元与该第一电容耦合单元之间，用以放大该第一调变信号；

一第一滤波单元，连接于该第二电容耦合单元，用以滤除该第二调变信号的噪声；及

一第二放大单元，连接于该第一滤波单元与该解调变单元之间，用以放大该第二调变信号。

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