本發(fā)明涉及一種OFDM模式調(diào)制的中壓寬帶電力線載波通信電路，屬于載波通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

根據(jù)國家電網(wǎng)公司《國家電網(wǎng)公司“十二五”電網(wǎng)智能化規(guī)劃》，“十二五”期間規(guī)劃建設(shè)的中壓配電網(wǎng)通信點250萬個，其中有130萬個通信點使用中壓電力線載波通信方式。在國家加大智能電網(wǎng)建設(shè)的背景下，中壓配電載波通信技術(shù)市場應(yīng)用前景廣闊。中壓電力線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，相對于低壓線路，其距離衰減特性好，噪聲干擾較小，但是與低壓配電網(wǎng)類似，中壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也復(fù)雜多變，主要表現(xiàn)在沿線跨接配變比較多、線路分支線多、多徑效應(yīng)突出等現(xiàn)象。供電系統(tǒng)電力線路的主要任務(wù)是為幾十Hz的低頻傳輸設(shè)計的，要在這種線路上傳輸高頻信號并進(jìn)行應(yīng)用，信道噪聲干擾、阻抗特性及接電線時的高頻信號泄露等問題均會影響電力線載波信號的傳輸質(zhì)量。這就要求電力線載波相關(guān)接入設(shè)備和調(diào)制方式具有先進(jìn)性和硬件技術(shù)實現(xiàn)的可靠性。因此，寬帶PLC的中壓耦合接入設(shè)備要適應(yīng)我國中壓電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相關(guān)特性，同時，用于中壓配電網(wǎng)的載波通信能夠具有高可靠性與穩(wěn)定性，能夠有效地抑制噪聲干擾，并具備抵抗衰減性、多徑效應(yīng)等能力?，F(xiàn)有多種形式的用于中壓電力線載波通信的電路，但大多存在通信速率低、通信性能差、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題；

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供一種基于OFDM模式調(diào)試的中壓寬帶電力線載波通信電路，其目的是根據(jù)10kV中壓電力線傳輸距離較遠(yuǎn)和要求數(shù)據(jù)傳輸速率較高的特點，設(shè)計一種以10kV中壓配電網(wǎng)作為高速數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，把中壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€高性能的數(shù)據(jù)傳輸骨干網(wǎng)，然后一端通過此中壓寬帶電力線載波通信電路將高速數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制發(fā)送到中壓配電網(wǎng)中，另外一端通過此中壓寬帶電力線載波通信電路將OFDM調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下。

一種OFDM模式調(diào)制的中壓寬帶電力線載波通信電路，該電路包括載波控制電路、載波放大電路、載波接收電路、限流保護(hù)電路、DC-DC電源電路，所述載波控制電路由SSC1664芯片及外圍構(gòu)成；所述芯片包括CPU內(nèi)核、模擬前端、OFDM基帶調(diào)制解調(diào)、數(shù)字信號處理及功能外設(shè)集于一體；所述芯片還包括本地RAM、8MB SDRAM、UART、I2C、SPI、GPIO接口和標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)RMII接口；所述芯片還提供物理層PHY、介質(zhì)訪問控制層MAC、適配層ADP、網(wǎng)絡(luò)層NET、應(yīng)用層APP這些電力線通信解決方案；所述載波控制電路與載波放大電路均和接收電路連接，所述載波放大電路連接有限流保護(hù)電路，所述通信電路還包括給通信電路通電的DC-DC電源電路。

進(jìn)一步地，所述載波控制電路連接有RJ45電路及指示燈。

進(jìn)一步地，載波放大電路包括兩級放大電路，其中，第一級載波放大電路接載波控制電路，第二級載波放大電路連接耦合電路，第一級載波放大電路與第二級載波放大電路串聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，載波放大電路包括兩級放大電路，其中第一級載波放大電路由THS6214芯片及其外圍電路構(gòu)成的差分電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)載波信號電壓放大，第二級載波放大電路由THS6012芯片及其外圍構(gòu)成的差分電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)載波信號的電流放大。

進(jìn)一步地，接收電路包括兩級濾波電路，其中第一級濾波電路連接耦合電路，第二級濾波電路連接載波控制電路；第二級濾波電路輸出端并聯(lián)有鉗位電路。

進(jìn)一步地，接收載波電路由3階低通切比雪夫濾波器和5階高通切比雪夫濾波器組成。

進(jìn)一步地，所述限流保護(hù)電路串聯(lián)在12V供電電源與載波發(fā)送電路供電電源之間。

進(jìn)一步地，所述DC-DC電源電路為3.3V和1.2V供電電源。

該發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明根據(jù)10kV中壓電力線傳輸距離較遠(yuǎn)和要求數(shù)據(jù)傳輸速率較高的特點，采用以10kV中壓配電網(wǎng)作為高速數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，把中壓電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€高性能的數(shù)據(jù)傳輸骨干網(wǎng)，然后一端通過此中壓寬帶電力線載波通信電路將高速數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制發(fā)送到中壓配電網(wǎng)中，另外一端通過此中壓寬帶電力線載波通信電路將OFDM調(diào)制信號進(jìn)行解調(diào)，來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中所使用中壓寬帶載波模塊的結(jié)構(gòu)框圖。才南側(cè)

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行描述，以便更好的理解本發(fā)明。

實施例

如圖1所示的OFDM模式調(diào)制的中壓寬帶電力線載波通信電路，該電路包括載波控制電路、載波放大電路、載波接收電路、限流保護(hù)電路、DC-DC電源電路，所述載波控制電路由SSC1664芯片及外圍構(gòu)成；所述芯片包括CPU內(nèi)核、模擬前端、OFDM基帶調(diào)制解調(diào)、數(shù)字信號處理及功能外設(shè)集于一體；所述芯片還包括本地RAM、8MB SDRAM、UART、I2C、SPI、GPIO接口和標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)RMII接口；所述芯片還提供物理層PHY、介質(zhì)訪問控制層MAC、適配層ADP、網(wǎng)絡(luò)層NET、應(yīng)用層APP這些電力線通信解決方案；所述載波控制電路與載波放大電路均和接收電路連接，所述載波放大電路連接有限流保護(hù)電路，所述通信電路還包括給通信電路通電的DC-DC電源電路。

所述載波控制電路連接有RJ45電路及指示燈。

載波放大電路包括兩級放大電路，其中，第一級載波放大電路接載波控制電路，第二級載波放大電路連接耦合電路，第一級載波放大電路與第二級載波放大電路串聯(lián)連接。

載波放大電路包括兩級放大電路，其中第一級載波放大電路由THS6214芯片及其外圍電路構(gòu)成的差分電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)載波信號電壓放大，第二級載波放大電路由THS6012芯片及其外圍構(gòu)成的差分電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)載波信號的電流放大。

接收電路包括兩級濾波電路，其中第一級濾波電路連接耦合電路，第二級濾波電路連接載波控制電路；第二級濾波電路輸出端并聯(lián)有鉗位電路。

接收載波電路由3階低通切比雪夫濾波器和5階高通切比雪夫濾波器組成。

所述限流保護(hù)電路串聯(lián)在12V供電電源與載波發(fā)送電路供電電源之間。

所述DC-DC電源電路為3.3V和1.2V供電電源。

各部分功能說明如下：

a)載波芯片及存儲部分：載波芯片采用青島東軟自主研發(fā)的SSC1664寬帶載波芯片，主要對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試和解調(diào)，實現(xiàn)中壓載波信號的發(fā)送和接收；

b)DC-DC電源電路：兩路DC-DC電源電路，分別為本系統(tǒng)提供3.3V和1.2V電源；

c)限流保護(hù)電路：限流保護(hù)電路限制本系統(tǒng)發(fā)送電路的±12V電源的電流消耗，當(dāng)超過限定值時將控制載波發(fā)送電路使能關(guān)閉，滿足國網(wǎng)要求的功耗要求；

d)載波放大電路：載波放大電路采用兩級放大電路，前級進(jìn)行電壓放大，后級進(jìn)行電流放大，對SSC1664載波芯片OFDM調(diào)試輸出的信號進(jìn)行功率放大，提高載波通信的距離；

e)載波接收電路：載波接收電路的作用一是濾除來自電力線上的雜波干擾，載波提高載波信號接收性能；二是將頻帶內(nèi)的OFDM載波信號耦合到SSC1664寬帶載波芯片內(nèi)；

f)RJ45電路及指示燈：RJ45電路主要作為高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌冢恢甘緹糁甘颈鞠到y(tǒng)工作狀態(tài)。

本發(fā)明創(chuàng)造中，采用青島東軟第6代電力線載波通信芯片SSC1664，它將模擬前端、基帶調(diào)制解調(diào)、數(shù)字信號處理、CPU內(nèi)核及豐富的功能外設(shè)集于一體，提供物理層(PHY)、介質(zhì)訪問控制層MAC、適配層ADP、網(wǎng)絡(luò)層NET、應(yīng)用層AP)等完整的電力線通信解決方案。相比傳統(tǒng)的窄帶芯片信號帶寬寬，傳輸速率高。

SSC1664集成了處理器、本地RAM、8MB SDRAM、及UART、I2C、SPI、GPIO等接口，和標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)RMII接口。存儲芯片D1采用16Mbit flash存儲芯片，用于中壓載波程序的存儲。

限流保護(hù)電路：限流保護(hù)電路作用是限制載波發(fā)送電路功耗，對±12V最大電流消耗不會超過400mA，當(dāng)超過400mA時，R7//C59兩端電壓超過0.7V時，三極管V1導(dǎo)通，通過R16、R20、R132、R133、C60、C114的分壓和延時，使V2三極管導(dǎo)通，強制將TXA_EN高電平拉低，實現(xiàn)關(guān)斷發(fā)送電路供電電源，以達(dá)到限流保護(hù)的目的。

DC-DC電源電路：兩路DC-DC電源電路，分別為本系統(tǒng)提供3.3V和1.2V電源。DC-DC電路分別輸出的3.3V和1.2V為SSC1664載波芯片提供電源。

載波放大電路：

信號放大電路的功能是把從SSC1664載波芯片輸出的模擬信號進(jìn)行放大，并經(jīng)過簡單的濾波之后，由信號耦合電路耦合到電力線上，滿足電力線傳輸?shù)囊蟆?/p>

本發(fā)明使用的寬帶PLC專用放大芯片THS6214和THS6012，其中THS6214用于對載波信號進(jìn)行電壓放大，采用差分放大電路結(jié)構(gòu)，載波芯片輸出的差分載波信號經(jīng)過C1和C2耦合到THS6214的輸入端，R4，R5為匹配電阻，R3為電流配置電阻，R23和R24為反饋電阻，R25為增益電阻，C3為隔直電容，通過耦合電容C6和C7將放大后的載波信號耦合到下一級；電壓放大后的信號輸入到兩顆THS6012中進(jìn)行載波信號的電流放大，先利用單顆THS6012作為比例放大電路并聯(lián)輸出，對THS6214輸出的單端載波信號進(jìn)行電流放大，然后兩顆THS6012以差分電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)輸出，其中R26、R27、R28、R29為匹配電阻，R1、R2、R130、R131為輸入限流電阻，R35、R37、R38、R40為反饋電阻，R41、R42、R43、R44為增益電阻，R61、R47、R62、R48、R64、R65為輸出限流電阻，VD3、VD4、VD5、VD6為續(xù)流保護(hù)二極管。

接收濾波電路：

接收濾波電路用于濾除載波信號帶外信號，提高接收信號的信噪比。接收濾波器由3階低通切比雪夫濾波器和5階高通切比雪夫濾波器組成。R49、R52為限流電阻，另一方面做阻抗匹配；R50、R51限制接收電路的整體直流電平；TS6、TS7接收信號幅度限制，防止存在干擾時，芯片接收引腳存在電壓沖擊，損壞芯片接收引腳；L17、L19、C83、C4構(gòu)成低通電路，用于濾除12MHz以上高頻干擾；

C79、C80、L18、C81、C82、L21、C95、C96、構(gòu)成高通電路，因為電力線常見的大功率干擾基本都出現(xiàn)在1MHz以下的低頻段，故需要多階高通濾波，濾除低頻噪聲。

RJ45電路：RJ45電路通過RMII接口與SSC1664載波芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。