本發(fā)明涉及一種OFDM模式調(diào)制的中壓窄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)：

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，窄帶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。現(xiàn)有多種形式的用于中壓電力線載波通信的電路，大多存在通信速率低、通信距離短、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等問題；

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)試的中壓窄帶電力線載波通信電路，利用10kV中壓電力線進(jìn)行載波通信時要滿足高數(shù)據(jù)傳輸速率和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枨?，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)，能夠?qū)?～1MHz范圍內(nèi)的窄帶載波信號進(jìn)行功率放大、通信速率高、傳輸距離遠(yuǎn)、通信性能好、電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低的中壓窄帶電力線載波通信電路。

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)制的中壓窄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SSC1653芯片及外圍構(gòu)成；所述芯片內(nèi)部集成32位ARM Cortex-M0核與DBPSK/DQPSK/D8PSK調(diào)制解調(diào)收發(fā)器；所述芯片包括硬件看門口、3個16位增強型定時器/計數(shù)器，4個32位增強型定時器/計數(shù)器，UART高速異步接收發(fā)送器模塊，SPI同步接收發(fā)送器模塊，AES加密模塊，20K×8位的數(shù)據(jù)存儲器SRAM，128K×8位的程序存儲器；所述的載波控制電路與載波放大電路和接收接收電路連接，所述載波放大電路連接有限流保護(hù)電路；所述載波放大電路連接有開關(guān)使能電路；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MK12DX256VLK5路由芯片。

進(jìn)一步地，載波放大電路包括三級放大電路，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與第一級和第三級之間，第三級載波放大電路連接耦合電路，第一級載波放大電路、第二級載波放大電路、第三級載波放大電路串聯(lián)連接。

進(jìn)一步地，載波放大電路包括三級放大電路，第一級由三極管組成的載波電壓放大電路，第二級為偏置電路，第三級由達(dá)林頓射極跟隨器電路組成的載波電流放大電路。

進(jìn)一步地，載波放大電路使用±12V電壓供電，并帶有使能開關(guān)電路。

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2階巴特沃斯濾波器組成。

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，所述的DC-DC電源電路為3.3V供電電源。

該發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明利用10kV中壓電力線進(jìn)行載波通信時要滿足高數(shù)據(jù)傳輸速率和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)男枨?，設(shè)計了一種以10kV中壓配電網(wǎng)作為高速數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)，能夠?qū)?～1MHz范圍內(nèi)的窄帶載波信號進(jìn)行功率放大、通信速率高、傳輸距離遠(yuǎn)、通信性能好、電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低的中壓窄帶電力線載波通信電路。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中OFDM模式調(diào)制的中壓窄帶電力線載波通信框架圖。

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)制的中壓窄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SSC1653芯片及外圍構(gòu)成；所述芯片內(nèi)部集成32位ARM Cortex-M0核與DBPSK/DQPSK/D8PSK調(diào)制解調(diào)收發(fā)器；所述芯片包括硬件看門口、3個16位增強型定時器/計數(shù)器，4個32位增強型定時器/計數(shù)器，UART高速異步接收發(fā)送器模塊，SPI同步接收發(fā)送器模塊，AES加密模塊，20K×8位的數(shù)據(jù)存儲器SRAM，128K×8位的程序存儲器；所述的載波控制電路與載波放大電路和接收接收電路連接，所述載波放大電路連接有限流保護(hù)電路；所述載波放大電路連接有開關(guān)使能電路；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MK12DX256VLK5路由芯片。

載波放大電路包括三級放大電路，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與第一級和第三級之間，第三級載波放大電路連接耦合電路，第一級載波放大電路、第二級載波放大電路、第三級載波放大電路串聯(lián)連接。

載波放大電路包括三級放大電路，第一級由三極管組成的載波電壓放大電路，第二級為偏置電路，第三級由達(dá)林頓射極跟隨器電路組成的載波電流放大電路。

載波放大電路使用±12V電壓供電，并帶有使能開關(guān)電路。

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2階巴特沃斯濾波器組成。

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。

所述的DC-DC電源電路為3.3V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SSC1653窄帶載波芯片，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：

分別為本系統(tǒng)提供3.3V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：

載波放大電路采用三極管分立器件搭建的兩級放大電路，前級進(jìn)行電壓放大，后級進(jìn)行電流放大，對SSC1653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SSC1653窄帶載波芯片內(nèi)；

f)接口電路及指示燈：

接口電路提供供電電源和通信接口；指示燈指示本系統(tǒng)工作狀態(tài)。

下面對這幾部分分別說明：

載波芯片及存儲部分：

本發(fā)明創(chuàng)造中，采用青島東軟第5代電力線載波通信芯片SSC1653，SSC1653是一款高集成度的電力線載波通信芯片，內(nèi)部集成32位ARM Cortex-M0核與DBPSK/DQPSK/D8PSK調(diào)制解調(diào)收發(fā)器。Cortex-M0理器擁有32位處理器的高性能，又比8位、16位處理器有著更好的代碼密度。芯片集成了眾多片內(nèi)外設(shè)，硬件看門狗，3個16位增強型定時器/計數(shù)器，4個32位增強型定時器/計數(shù)器，UART高速異步接收發(fā)送器模塊，SPI同步接收發(fā)送器模塊，AES加密模塊，存儲深度為20K×8位的數(shù)據(jù)存儲器SRAM等。程序存儲器存儲深度為128K×8位。

限流保護(hù)電路：

限流保護(hù)電路作用是當(dāng)工作電流大于設(shè)定值時，關(guān)斷發(fā)送電路使能關(guān)閉；工作原理如下當(dāng)超過400mA時，R30//R80兩端電壓超過0.7V時，三極管V11導(dǎo)通，通過R50、R51、R52、R54、C54的分壓和延時，使V14三極管導(dǎo)通，強制將SSC_ON/OFF高電平拉低，實現(xiàn)關(guān)斷發(fā)送電路使能，以達(dá)到限流保護(hù)的目的。

DC-DC電源電路：DC-DC電源電路，為本系統(tǒng)提供3.3V電源。

載波放大電路：

信號放大電路的功能是把從SSC1653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)明中提到的載波放大電路使用三極管分立器件搭建的載波放大電路，共三部分電路組成，第一部分由三極管組成的載波電壓放大電路，第二部分為偏置電路，第三部分由達(dá)林頓射極跟隨器電路組成的載波電流放大電路。

本發(fā)明中提到的載波放大電路使用±12V電壓供電，并帶有使能開關(guān)電路。

由V1三極管和R1、R2、R4、R5、C2、組成的載波電壓放大電路；由三極管V3和R7、R8、R9組成的偏置電路；由三極管V5、V6、V7、V8、V9、V10、和R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R24、R25、R26、組成的達(dá)林頓射極跟隨器；VD1和VD2為鉗位二極管。

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。R7、L3、C42、C39、C40、C31、L4、和C43共同組成兩階巴特沃斯濾波器，能夠有效消除來自電力線上的帶外干擾，VD6和VD7是一種倒置并聯(lián)結(jié)構(gòu)，利用二極管的正向?qū)妷禾匦聛磴Q位這兩個二極管所在出的電壓，防止在輸入到載波芯片的電壓過高而損壞載波芯片。C43是耦合電容，起隔直通交的作用。

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。