專利名稱：低功耗電力載波通信電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力載波通信電路，特別涉及一種低功耗電力載波通信電路及方法。
背景技術(shù)：
電力線載波通信所使用的載頻分布范圍為歐洲(CENELEC) :3-148.5KHz，北美 (FCC) :100-450kHz。在這種通信方式中，其信號(hào)衰減大，噪聲干擾強(qiáng)，針對(duì)這種復(fù)雜的通信 條件，通常的電力線載波接收電路是外差架構(gòu)的電路。如圖IA和圖IB所示，這是電力線載波領(lǐng)域較有影響的某公司接收機(jī)前端電路架 構(gòu)，其中，圖IA是該接收機(jī)前端電路的功能模塊示意圖，圖IB該接收機(jī)前端電路的具體電 路示意圖。如圖IA所示，輸入載波信號(hào)先經(jīng)過(guò)預(yù)放大單元201提供一定增益，再經(jīng)混頻器 202與本振單元206提供的本振信號(hào)混頻后，得到fc士fLO信號(hào)，利用中頻陶瓷濾波器203 取出fc+fLO或fc-fLO信號(hào)，被取出的信號(hào)再經(jīng)限幅器204限幅、鑒頻器205鑒頻后可得到 基帶數(shù)字信號(hào)，鑒頻器可以采用模擬或數(shù)字方式。如果采用模擬鑒頻器，則數(shù)字部分只需要 處理很低速率的基帶信號(hào)，芯片功耗較低，通常能限制在IOmA以下。另一方面，采用陶瓷濾 波器，可以獲得很好的通帶和帶外噪聲抑制性能。為實(shí)現(xiàn)圖IA所示的功能，圖IB所示的具 體電路，在該電路中，包含一集成芯片及外圍器件，由圖可見(jiàn)，陶瓷濾波器203，即圖IB中的 Z1、鑒頻器205，即圖IB中的Z2，都無(wú)法集成在該芯片中。再請(qǐng)參見(jiàn)圖2，其是陶瓷濾波器(CFWLA455KA)的幅頻響應(yīng)，陶瓷濾波器的通帶為 455士6kHz，在帶外455士 12kHz處抑制能力超過(guò)_50dB。在此種架構(gòu)中，由于采用的陶瓷濾波器和CMOS工藝無(wú)法兼容，因此陶瓷濾波器不 能集成在芯片上，導(dǎo)致了系統(tǒng)成本的增加。另一方面，陶瓷濾波器只能取450kHz或455kHz， 如此會(huì)造成中頻固定，只能依靠改變本振(即L0)頻率來(lái)達(dá)到改變接收信號(hào)頻率的目的， 而系統(tǒng)晶振不能隨意改變，這就需要片上設(shè)置載波相位跟蹤(即PLL)，甚至需要復(fù)雜的小 數(shù)分頻電路或者更換系統(tǒng)晶振。例如，陶瓷濾波器取450kHz或455kHz如果載波頻率fc = IOOkHz，系統(tǒng)時(shí)鐘20MHz，那么fLO可取350kHz、355kHz、550kHz、555kHz這些頻率，其中任何 一個(gè)頻率都不能由系統(tǒng)時(shí)鐘20MHz經(jīng)整數(shù)分頻得到。另外陶瓷濾波器的插入損耗通常都有 6dB以上，這樣接收機(jī)的信噪比就會(huì)損失6dB，降低了系統(tǒng)靈敏度。由上可見(jiàn)，極有必要對(duì)現(xiàn)有電力線載波接收電路進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低功耗電力載波通信電路。為了達(dá)到上述目的及其他目的，本發(fā)明提供的低功耗電力載波通信電路，包括整 合在同一芯片上的片上部分，用于將外部耦合至的載波信號(hào)進(jìn)行包括帶通濾波在內(nèi)的處理 后以便獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息，其中，進(jìn)行帶通濾波的器件完全處于所述芯 片上。
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作為本發(fā)明的一個(gè)方面，所述片上部分至少可以包括用于提供第一預(yù)設(shè)頻率的 本振信號(hào)的本振信號(hào)提供電路；用于將所述本振信號(hào)提供電路所提供的本振信號(hào)和所述片 外部分輸出的信號(hào)進(jìn)行混頻以獲得中頻信號(hào)的混頻器；用于從所述中頻信號(hào)提取第二預(yù)設(shè) 頻率的信號(hào)且具有預(yù)設(shè)傳遞函數(shù)的有源帶通濾波器；以及用于將所述第二預(yù)設(shè)頻率信號(hào)解 調(diào)后以獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息的解調(diào)器。作為本發(fā)明的一個(gè)方面，所述本振信號(hào)提供電路可以包括將外部提供的時(shí)鐘信 號(hào)進(jìn)行分頻為所述第一預(yù)設(shè)頻率的分頻器；和用于將分頻后的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為本振信號(hào)的 本振電路。較佳的，所述分頻為整數(shù)分頻。作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述低功耗電力載波通信電路還可以包括用于檢測(cè) 信號(hào)強(qiáng)度的輸入信號(hào)強(qiáng)度指示電路、以及用于根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度控制所述片上部分的高功 耗器件的工作模式的睡眠模式控制單元。其中，輸入信號(hào)強(qiáng)度指示電路和睡眠模式控制單 元可以設(shè)置在所述芯片上，也可以設(shè)置在所述芯片外，但以設(shè)置在所述芯片上為佳。作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述輸入信號(hào)強(qiáng)度指示電路包括去除所述有源帶通 濾波器輸出的信號(hào)中的直流成分去直流單元、用于將去直流后的交流信號(hào)全波整流的整流 單元、以及將全波整流后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波以獲得強(qiáng)度信號(hào)的低通濾波單元等。作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述低功耗電力載波通信電路還可以包括將外部送入 的信號(hào)先進(jìn)行預(yù)放大后再送入所述混頻器進(jìn)行混頻的預(yù)放大電路等。本發(fā)明提供的低功耗電力載波通信電路的工作方法，包括步驟1)處于芯片上的 混頻器將電力線上傳輸?shù)妮d波信號(hào)和本振信號(hào)提供電路所提供的本振信號(hào)混頻后輸出中 頻信號(hào)；以及2)完全處于芯片上的有源帶通濾波器對(duì)所述混頻器輸出的中頻信號(hào)進(jìn)行濾 波，并將濾波后的信號(hào)輸出至解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)以獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息。作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述低功耗電力載波通信電路的工作方法還可包括步 驟所述低功耗電力載波通信電路的信號(hào)強(qiáng)度指示電路檢測(cè)自身輸入端接入的信號(hào)強(qiáng)度后 送入睡眠模式控制單元，所述睡眠模式控制單元將所述信號(hào)強(qiáng)度指示電路檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度 與參考門限比較，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度未超過(guò)所述參考門限時(shí)，所述睡眠模式控制單元控制所述片 上部分的高功耗器件處于低功耗的睡眠模式。作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述低功耗電力載波通信電路的工作方法還可包括步 驟將電力線上傳輸?shù)妮d波信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大后再送入混頻器進(jìn)行混頻處理；以及分頻器將 時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻后再送入本振電路，再由本振電路將分頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為本振信號(hào)以提 供給所述混頻器。綜上所述，本發(fā)明的低功耗電力載波通信電路直接采用片上有源帶通濾波器，如 此使得設(shè)計(jì)靈活，可避免使用片外的造價(jià)較高的陶瓷濾波器；同時(shí)，本發(fā)明還采用輸入信號(hào) 強(qiáng)度指示電路，由此來(lái)控制片上器件的工作模式，可大大降低功耗。


圖IA是現(xiàn)有外差架構(gòu)的電力載波通信系統(tǒng)的接收機(jī)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖IB是圖IA的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是陶瓷濾波器的幅頻響應(yīng)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗電力載波通信電路的基本架構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗電力載波通信電路所采用的四階切比雪夫帶通濾 波器的幅頻特性示意圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗電力載波通信電路所采用的RSSI電路的電路圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗電力載波通信電路所采用的RSSI電路的輸出與輸 入信號(hào)的關(guān)系示意圖。圖7是本發(fā)明的低功耗電力載波通信電路的工作模式控制示意圖。圖8是本發(fā)明的低功耗電力載波通信電路的工作方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明的低功耗電力載波通信電路包括整合在同一芯片上的片上 部分，其用于將外部耦合至的載波信號(hào)進(jìn)行包括混頻、帶通濾波及解調(diào)在內(nèi)的處理后以便 獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息，其中，進(jìn)行帶通濾波的器件完全處于所述芯片上。在本實(shí)施例中，輸入至所述片上部分的載波信號(hào)由片外部分進(jìn)行處理，其采用信 號(hào)耦合器401和帶通濾波器402來(lái)對(duì)電力線上傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行處理。其中，所述信號(hào)耦合器 401可以但不限于是變壓器。所述帶通濾波器402采用簡(jiǎn)單的電感電容電路，以濾除50Hz 工頻電網(wǎng)信號(hào)和其它帶外干擾。所述片上部分用于進(jìn)行混頻、帶通濾波、及解調(diào)等各項(xiàng)處理，以獲得籍由所述電力 線傳輸?shù)耐ㄐ判畔?。其可以包括本振信?hào)提供電路、混頻器404、有源帶通濾波器405、 及解調(diào)器410 ；其還可以包括輸入信號(hào)強(qiáng)度指示電路(即RSSI)406和睡眠模式控制單元 407 ；還可以包括預(yù)放大電路403等。所述預(yù)放大電路403用于將所述帶通濾波器402輸出的信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大以獲得一 定的增益，由此提高接收靈敏度。所述本振信號(hào)提供電路用于提供第一預(yù)設(shè)頻率(即fLO的本振信號(hào)。在本實(shí)施例 中，所述本振信號(hào)提供電路包括將外部提供的時(shí)鐘信號(hào)(即elk)分頻為第一預(yù)設(shè)頻率的 分頻器409和用于將分頻后的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為本振信號(hào)的本振電路(即L0) 408。較佳的， 分頻器409進(jìn)行整數(shù)分頻，也就是說(shuō)，時(shí)鐘信號(hào)的頻率是第一預(yù)設(shè)頻率的整數(shù)倍。所述混頻器404用于將所述本振電路408提供的本振信號(hào)和所述預(yù)放大電路403 輸出的信號(hào)進(jìn)行混頻以獲得中頻信號(hào)，即得到fc士fLO的信號(hào)。所述有源帶通濾波器405用于從所述中頻信號(hào)提取第二預(yù)設(shè)頻率的信號(hào)，即取出 fc+fLO或fc-fLO信號(hào)。如果以一個(gè)陶瓷濾波器的濾波特性(即圖3所示的特性)為參 考，可以根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，所述有源帶通濾波器405包括但不限定1)切比雪夫；2)巴 特沃思；3)橢圓函數(shù)；4)貝塞爾等不同結(jié)構(gòu)類型的有源濾波器，在本實(shí)施例中，選擇切比雪 夫?yàn)V波器，它具有適當(dāng)?shù)倪^(guò)渡帶衰減速度、通帶等紋波特性和線性相頻特性，由圖3所示帶 外抑制特性要求可確定應(yīng)選用4-6階的濾波器，帶寬與Q值有關(guān)，再確定好帶內(nèi)紋波(即 ripple)這些參數(shù)，就可得到濾波器的傳遞函數(shù)，進(jìn)而得到濾波器的實(shí)際電路。如圖5所示， 其是一個(gè)四階切比雪夫帶通濾波器的幅頻特性，該四階切比雪夫帶通濾波器的的傳遞函數(shù) 是
由圖4可見(jiàn)，在450士20kHz處，阻帶抑制超過(guò)40dB。如需阻帶抑制能力更強(qiáng)，只需 增大串聯(lián)階數(shù)。而當(dāng)中心頻率改變(其變化由系統(tǒng)要求決定)，則重新確定傳遞函數(shù)F(S) 后，即可確定相應(yīng)的帶通濾波器的結(jié)構(gòu)。需要說(shuō)明的是，上述所舉例子僅為更好的說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)，而非用于限定本發(fā) 明。事實(shí)上，如果實(shí)際需要有源帶通濾波器的濾波特性并非如圖2所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員也 可以根據(jù)實(shí)際電力載波通信的濾波要求預(yù)先確定所要選取的濾波器的類型和對(duì)應(yīng)的傳遞 函數(shù)，由此即可確定有源帶通濾波器的結(jié)構(gòu)，在此不再一一詳述。此外，由于混頻之后的中頻(即IF)信號(hào)保留了原始載波信號(hào)的幅度、頻偏、相 位等信息，因此所述片外部分所接入的載波信號(hào)可以是經(jīng)過(guò)幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控 (FSK)、或者相移鍵控(PSK)等各種調(diào)制方式調(diào)制后的信號(hào)。所述解調(diào)器410用于將所述第二預(yù)設(shè)頻率信號(hào)(即fc+fLO或fc_fL0信號(hào))解 調(diào)后以獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息。在本實(shí)施例中，其包括模數(shù)轉(zhuǎn)換換電路(即 ADC)和數(shù)字信號(hào)處理器(即DSP)，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(即ADC)用于將所述第二預(yù)設(shè) 頻率的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；所述數(shù)字信號(hào)處理器(即DSP)用于將經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào) 進(jìn)行處理以獲得載波信息所攜帶的通信信息。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，解調(diào)器的結(jié) 構(gòu)并非以上述所示為限，其也可以采用帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的處理器等。所述輸入信號(hào)強(qiáng)度指示電路(即RSSI)406用于檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度。所述睡眠模式控 制單元407用于根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度控制所述片上部分的器件的工作模式，主要是控制高功 耗的器件，例如控制解調(diào)器410中的ADC和DSP中的一者或兩者的工作模式，較佳的是，是 同時(shí)控制ADC和DSP兩者，如圖3所示，所述睡眠模式控制單元407控制解調(diào)器410在低功 耗的睡眠模式和正常工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。也就是說(shuō)，當(dāng)RSSI406檢測(cè)到信號(hào)強(qiáng)度低時(shí)，睡眠 模式控制單元可以使模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號(hào)處理器等各個(gè)常態(tài)功耗很大的電路處于非激 活的低功耗的睡眠狀態(tài)，只有當(dāng)RSSI406檢測(cè)到信號(hào)強(qiáng)度高時(shí)，這些高功耗電路才開(kāi)始工 作。對(duì)于電力線載波自動(dòng)抄表(AMR)的系統(tǒng)，平時(shí)大多數(shù)時(shí)間，該些部件都是處于等待通信 的狀態(tài)，如此可以明顯降低整表的功耗。此外，所述RSSI406可以檢測(cè)所述帶通濾波器402輸出的信號(hào)強(qiáng)度，也可以檢測(cè)預(yù) 放大電路403、或者混頻器404、或者有源帶通濾波器405等輸出的信號(hào)強(qiáng)度。在本實(shí)施例 中，其是檢測(cè)有源帶通濾波器405的輸出信號(hào)的強(qiáng)度。再請(qǐng)參見(jiàn)圖5，其是一個(gè)RSSI電路的具體電路圖(可參考A 1. 2_V CMOS Limiter RSSIDemodulator for Low-IF FSK Receiver, IEEE2007CICC)。其中，Vide 表示輸入信號(hào) 的共模直流電平，可以通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)(例如所述有源帶通濾波器輸出的信號(hào))經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單 的低通濾波得到，Vip和Vin表示輸入差分信號(hào)的兩個(gè)端點(diǎn)，去直流單元包括M1、M2、M3、 M4和M9、M10、M11、M12，是用作從輸入信號(hào)，即所述有源帶通濾波器輸出的信號(hào)中減去直流 成分，整流單元包括M5、M6、M7、M8，是承擔(dān)交流信號(hào)全波整流的作用，全波整流的輸出電流 在FWR端點(diǎn)經(jīng)低通單元，即RC低通濾波得到相對(duì)穩(wěn)定的直流信號(hào)，該直流信號(hào)的幅度與輸 入信號(hào)的強(qiáng)度的二次冪成正比關(guān)系，因?yàn)檩斎胄盘?hào)通常以dB來(lái)度量，這樣，兩者就呈線性 關(guān)系如圖6所示，假設(shè)接收機(jī)的輸入靈敏度配置為lmV，載波信號(hào)ImV時(shí)對(duì)應(yīng)的RSSI直流電 平為Vref，參照?qǐng)D7，只要在FWR端增加睡眠模式控制單元，例如簡(jiǎn)單的遲滯比較器，遲滯比 較器將RSSI輸出的信號(hào)強(qiáng)度與參考門限Vref比較后，其輸出信號(hào)用于控制睡眠模式開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉，由此就可以控制后續(xù)的ADC、DSP等數(shù)字電路是否開(kāi)始正常工作。通常，RSSI電路的功耗小于1mA，相對(duì)于DSP工作時(shí)的數(shù)十mA，是非常微弱的，另 外它所占芯片的面積也很小，也就是說(shuō)，系統(tǒng)以很小的代價(jià)大大減少了待機(jī)時(shí)的功耗。需要說(shuō)明的是，上述所列的RSSI電路只是為了更好的說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而 非用于限定本發(fā)明，事實(shí)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，RSSI電路完全可以采用其他的電 路結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)于上述所述的預(yù)放大電路、分頻器、本振電路、混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字 信號(hào)處理器等等，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知悉該些器件的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，故在此不再逐一 詳述。上述低功耗電力載波通信電路的工作過(guò)程如圖8所示首先，低功耗電力載波通信電路的片上部分的混頻器將電力線上傳輸?shù)妮d波信號(hào) 和本振信號(hào)提供電路所提供的本振信號(hào)混頻后輸出中頻信號(hào)。在本實(shí)施例中，更為具體言 之，先由片外部分的變壓器401將電力線上的載波信號(hào)耦合至接收機(jī)，經(jīng)片外的帶通濾波 器402濾除50Hz工頻電網(wǎng)信號(hào)和其它帶外干擾，然后將信號(hào)送入一個(gè)片上部分的預(yù)放大電 路403對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，也就是提供一定的增益，由此來(lái)提高接收靈敏度。隨后經(jīng)預(yù)放大的信號(hào)送入片上部分的混頻器404，混頻器將所述載波信號(hào)和本振 信號(hào)提供電路所提供的本振信號(hào)混頻后輸出中頻信號(hào)，其中，所述本振信號(hào)可以由分頻器 將時(shí)鐘信號(hào)分頻后，再由本振電路將分頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換得到。接著，所述片上部分的有源帶通濾波器405對(duì)中頻信號(hào)濾波以獲得第二預(yù)設(shè)頻率 信號(hào)，例如fc+fLO或fc-fLO信號(hào)。而連接在所述片上部分的有源帶通濾波器405輸出端 的RSSI檢測(cè)此時(shí)接入的信號(hào)強(qiáng)度，并將信號(hào)強(qiáng)度值送入睡眠模式控制單元，所述睡眠模式 控制單元將此時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度值與參考門限Vref比較后，輸出信號(hào)控制模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù) 字處理電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。隨后，所述解調(diào)器對(duì)有源帶通濾波器405輸出的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，以獲得載波信號(hào) 所攜帶的通信信息。在本實(shí)施例中，先由片上部分的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路410將所述有源帶通濾 波器輸出的第二預(yù)設(shè)頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理器411將所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 電路410輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理以獲取所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息。而當(dāng)電力線上沒(méi)有載波信號(hào)傳輸時(shí)，片上部分也就無(wú)信號(hào)輸入，進(jìn)而有源帶通濾 波器也就無(wú)信號(hào)輸出，相應(yīng)的，RSSI電路檢測(cè)出的信號(hào)強(qiáng)度為0或者很小時(shí)，睡眠模式控制 單元將其和參考門限Vref比較后，控制ADC和DSP工作在低功耗的睡眠模式。綜上所述，本發(fā)明的低功耗電力載波通信電路由于采用了有源帶通濾波器，因此， 可以實(shí)現(xiàn)中頻濾波電路的片上集成，避免了使用片外造價(jià)較高的陶瓷濾波器，可有效降低 成本；而且，有源濾波器設(shè)計(jì)靈活，它可以具有正的增益；再者，它不需要無(wú)源濾波器所必 需的阻抗匹配電路，更增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性。同時(shí)其中心頻率可任意設(shè)定，如此就不需要用 于產(chǎn)生本振(LO)信號(hào)所依賴的復(fù)雜的小數(shù)分頻電路。更為重要的是，本發(fā)明的采用接收信 號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)電路，使芯片功耗最大的DSP電路只有在RSSI檢測(cè)到一定強(qiáng)度的輸入 信號(hào)時(shí)才開(kāi)始工作，如此可以明顯降低AMR系統(tǒng)的功耗。上述實(shí)施例僅列示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉 此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā) 明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
權(quán)利要求
一種低功耗電力載波通信電路，其特征在于包括整合在同一芯片上的片上部分，用于將外部耦合至的載波信號(hào)進(jìn)行包括混頻、帶通濾波和解調(diào)在內(nèi)的處理后以便獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息，其中，進(jìn)行帶通濾波的器件完全處于所述芯片上。
2.如權(quán)利要求1所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于所述片上部分至少包 括本振信號(hào)提供電路，用于提供第一預(yù)設(shè)頻率的本振信號(hào)；混頻器，用于將所述本振信號(hào)提供電路所提供的本振信號(hào)和所述片外部分輸出的信號(hào) 進(jìn)行混頻以獲得中頻信號(hào)；有源帶通濾波器，用于從所述中頻信號(hào)提取第二預(yù)設(shè)頻率的信號(hào)；解調(diào)器，用于將所述第二預(yù)設(shè)頻率信號(hào)解調(diào)后以獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信肩、ο
3.如權(quán)利要求1或2所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于還包括用于檢測(cè) 信號(hào)強(qiáng)度的輸入信號(hào)強(qiáng)度指示電路、以及用于根據(jù)所述信號(hào)強(qiáng)度控制所述片上部分的高功 耗器件的工作模式的睡眠模式控制單元。
4.如權(quán)利要求3所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于所述輸入信號(hào)強(qiáng)度指 示電路檢測(cè)所述有源帶通濾波器輸出的信號(hào)強(qiáng)度，所述睡眠模式控制單元將所述有源帶通 濾波器輸出的信號(hào)強(qiáng)度與參考門限比較，并當(dāng)所述有源帶通濾波器輸出的信號(hào)強(qiáng)度未超過(guò) 參考門限時(shí)，所述睡眠模式控制單元控制所述片上部分的高功耗器件處于低功耗的睡眠模 式。
5.如權(quán)利要求4所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于所述輸入信號(hào)強(qiáng)度指 示電路包括去除所述有源帶通濾波器輸出的信號(hào)中的直流成分去直流單元、用于將去直 流后的交流信號(hào)全波整流的整流單元、以及將全波整流后的信號(hào)進(jìn)行低通濾波以獲得強(qiáng)度 信號(hào)的低通濾波單元。
6.如權(quán)利要求4所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于所述睡眠模式控制單 元包括遲滯比較器。
7.如權(quán)利要求3所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于所述高功耗器件包括解調(diào)器。
8.如權(quán)利要求2所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于所述本振信號(hào)提供電 路所述本振信號(hào)提供電路包括將外部提供的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻的分頻器；和用于將分頻 后的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為本振信號(hào)的本振電路。
9.如權(quán)利要求2所述的低功耗電力載波通信電路，其特征在于所述有源帶通濾波器 采用切比雪夫?yàn)V波器、巴特沃思濾波器、橢圓函數(shù)濾波器、貝塞爾濾波器中的一種。
10.一種低功耗電力載波通信電路的工作方法，其特征在于包括步驟處于芯片上的混頻器將電力線上傳輸?shù)妮d波信號(hào)和本振信號(hào)提供電路所提供的本振 信號(hào)混頻后輸出中頻信號(hào)；以及完全處于芯片上的有源帶通濾波器對(duì)所述混頻器輸出的中頻信號(hào)進(jìn)行濾波，并將濾波 后的信號(hào)輸出至解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)以獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息。
11.如權(quán)利要求10所述的低功耗電力載波通信電路的工作方法，其特征在于還包括步驟低功耗電力載波通信電路的信號(hào)強(qiáng)度指示電路檢測(cè)自身輸入端接入的信號(hào)強(qiáng)度后送入睡眠模式控制單元，所述睡眠模式控制單元將所述信號(hào)強(qiáng)度指示電路檢測(cè)的信號(hào)強(qiáng)度與 參考門限比較，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度未超過(guò)所述參考門限時(shí)，所述睡眠模式控制單元控制所述片上 部分的高功耗器件處于低功耗的睡眠模式。
12.如權(quán)利要求10所述的低功耗電力載波通信電路的工作方法，其特征在于還包括步 驟將電力線上傳輸?shù)妮d波信號(hào)進(jìn)行預(yù)放大后再送入混頻器進(jìn)行混頻處理。
13.如權(quán)利要求10所述的低功耗電力載波通信電路的工作方法，其特征在于還包括步 驟分頻器將時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻后再送入本振電路，再由本振電路將分頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為 本振信號(hào)以提供給所述混頻器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低功耗電力載波通信電路及方法，其中，所述電路包括整合在同一芯片上的片上部分，用于將外部耦合至的載波信號(hào)進(jìn)行包括混頻、帶通濾波和解調(diào)在內(nèi)的處理后以便獲得所述載波信號(hào)所攜帶的通信信息。所述片上部分可包括混頻器、有源帶通濾波器、及解調(diào)器等，此外，在片上還可配置輸入信號(hào)強(qiáng)度指示電路和睡眠模式控制單元，用于控制片上高功耗器件(如解調(diào)器)的工作模式，由此，可有效降低功耗；而且，采用有源帶通濾波器，可省卻在片外接設(shè)陶瓷濾波器，如此可有效降低成本，提高設(shè)計(jì)的靈活性。
文檔編號(hào)H04B3/54GK101977067SQ20101053265
公開(kāi)日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者鄧霜 申請(qǐng)人:鉅泉光電科技(上海)股份有限公司