本實(shí)用新型涉及電力線載波通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單相表寬帶載波通信裝置。

背景技術(shù)：

電力線載波通訊(Power Line Communication，PLC)，是一種通過電線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，換句話說，PLC是利用現(xiàn)有電網(wǎng)作為信號的傳遞介質(zhì)，使電網(wǎng)在傳輸電力的同時(shí)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。這種方式能夠有效監(jiān)測和控制電網(wǎng)中的電力設(shè)備、儀表以及家用電器。同時(shí)，電力線載波技術(shù)即插即用，大大提高了生產(chǎn)、工作和生活效率，在很大程度上節(jié)約了布線施工成本。目前，電力線載波技術(shù)日漸主導(dǎo)電力系統(tǒng)(用電信息采集系統(tǒng))和民用生活(智能家居)的通訊方式。根據(jù)載波頻率、載波速率、載波調(diào)制方式的不同，行業(yè)內(nèi)部分為窄帶和寬帶兩電力通信大陣營。

近年來，隨著國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，用電信息采集系統(tǒng)正在逐步完善。現(xiàn)有的智能電能表自動(dòng)抄表系統(tǒng)，從電能表、采集器到集中器大都采取485布線、窄帶電力線載波或無線通信方式。然而，電力線初衷是為了進(jìn)行電能傳輸，而不是數(shù)據(jù)的傳輸，對于數(shù)據(jù)通信而言，其信道不理想，是一個(gè)非常不穩(wěn)定的傳輸信道，這具體表現(xiàn)為噪聲干擾嚴(yán)重、時(shí)變性大以及信號衰減嚴(yán)重等缺點(diǎn)。寬帶電力線通信BPLC(BPLC：BroadPower Line Carrier)在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)存在以下問題：BPLC信號大幅被衰減、通訊通信距離短、傳輸穩(wěn)定性差，受到嚴(yán)重干擾時(shí)的通信質(zhì)量很差，甚至無法連通。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種單相表寬帶載波通信裝置，根據(jù)本實(shí)用新型的寬帶載波通信裝置能實(shí)現(xiàn)之長距離且無衰減地進(jìn)行組網(wǎng)通信傳輸，組網(wǎng)機(jī)制時(shí)效性強(qiáng)，組網(wǎng)的時(shí)間快，具有通信速率高，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)效果：

根據(jù)本發(fā)實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種單相表寬帶載波通信裝置，包括單相表和電力線，該通信裝置還包括載波信號耦合電路、載波信號處理電路、中央信號控制器和電源電路，所述載波信號耦合電路的輸入端與電力線連接，所述載波信號耦合電路與所述載波信號處理電路通信連接，該載波信號處理電路與所述中央信號控制器通信連接，所述中央信號控制器通信與單相表通信連接，所述電源電路分別與所述載波信號耦合電路、載波信號處理電路、中央信號控制器連接。

優(yōu)選的，所述載波信號耦合電路包括電阻R1、電阻R2、電容C1和耦合變壓器T1，所述耦合變壓器T1的第五腳與電力線連接，所述耦合變壓器T1的第六腳通過電容C1與電力線連接，所述電阻R1與電阻R2串聯(lián)連接后與所述電容C1并聯(lián)連接，所述載波信號處理電路包括載波信號接收電路和載波信號發(fā)送電路，所述載波信號接收電路與所述耦合變壓器T1的接收輸出端連接，所述載波信號發(fā)送電路與所述耦合變壓器T1的發(fā)送輸入端連，所述載波信號接收電路的接收輸出端與中央信號控制器的接收輸入端連接，所述中央信號控制器的發(fā)送輸出端與所述載波信號發(fā)送電路的發(fā)送輸入端連接，所述載波信號接收電路的電源端和載波信號發(fā)送電路的電源端還分別與電源電路連接。

優(yōu)選的，所述載波信號接收電路包括電阻R3、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電感L1、電感L2、電感L3、電感L4、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6、二極管D7和二極管D8，所述耦合變壓器T1的負(fù)極接收輸出端分別與電阻R3的一端、電容C2的一端連接，所述耦合變壓器T1的正極接收輸出端分別與電阻R3的另一端、電容C3的一端連接，所述電容C2的另一端分別與二極管D1的陰極、二極管D2陽極、電容C4的一端、電感L1的一端、電感L2的一端連接，所述電容C3的另一端分別與二極管D3的陰極、二極管D4陽極、電容C4的另一端、電感L1的另一端、電感L3的一端連接，電感L2的另一端通過電容C5與電感L4的一端、電容C7的一端、電容C8的一端連接，電感L3的另一端通過電容C6與電感L4的另一端、電容C7的另一端、電容C9的一端連接，電容C8的另一端分別與C10的一端、二極管D5陽極、二極管D6陽極、中央信號控制器的正極接收輸入端連接，電容C9的另一端分別與C10的另一端、二極管D7陽極、二極管D8陽極、中央信號控制器的負(fù)極接收輸入端連接，所述二極管D5陰極與二極管D6的陰極連接，所述二極管D7陰極與二極管D8的陰極連接，所述二極管D1的陽極與地連接，所述二極管D2陰極、二極管D4陰極與電源電路連接。

優(yōu)選的，所述中央信號控制器通過串行總線與所述單相表通信連接。

優(yōu)選的，所述通信裝置還包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器與所述中央信號控制器連接，該存儲(chǔ)器的芯片型號為GD25Q16BSIG。

優(yōu)選的，所述載波信號發(fā)送電路的芯片型號為THS6214。

本實(shí)用新型采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：

本實(shí)用新型將電網(wǎng)中的信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)高性能的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，然后將單相表中的高速數(shù)據(jù)經(jīng)過寬帶載波芯片調(diào)制成2MHz～20MHz頻率的寬帶載波信號進(jìn)行功率放大，然后通過載波信號耦合電路將電能數(shù)據(jù)通過寬帶載波信號耦合到電力線上，從而實(shí)現(xiàn)了單相表的電能數(shù)據(jù)上傳以及對電力線數(shù)據(jù)的讀取。本實(shí)用新型的載波信號發(fā)送電路能夠?qū)?～20MHz范圍內(nèi)的高頻寬帶載波信號進(jìn)行功率放大，實(shí)現(xiàn)了長距離地進(jìn)行組網(wǎng)通信傳輸，組網(wǎng)機(jī)制時(shí)效性強(qiáng)，組網(wǎng)的時(shí)間快，具有通信速率高、通信性能好、損耗低、電路結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)施成本低的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了的電力線寬帶載波的遠(yuǎn)距離和高速率傳輸。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種單相表寬帶載波通信裝置的原理框圖；

圖2是本實(shí)用新型中央信號控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型中央信號控制器的封裝圖；

圖4是本實(shí)用新型載波信號耦合電路與載波信號接收電路的連接關(guān)系圖；

圖5是本實(shí)用新型的載波信號發(fā)送電路。

附圖1中，1-載波信號耦合電路，2-載波信號處理電路，3-中央信號控制器，4-電源電路，5-存儲(chǔ)器，6-單相表，20-載波信號接收電路，21-載波信號發(fā)送電路。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優(yōu)選實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細(xì)節(jié)僅僅是為了使讀者對本實(shí)用新型的一個(gè)或多個(gè)方面有一個(gè)透徹的理解，即便沒有這些特定的細(xì)節(jié)也可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的這些方面。

如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一種單相表寬帶載波通信裝置，包括單相表6和電力線，該通信裝置還包括載波信號耦合電路1、載波信號處理電路2、中央信號控制器3和電源電路4，所述通信裝置還包括存儲(chǔ)器5，所述存儲(chǔ)器5與所述中央信號控制器3連接，所述載波信號耦合電路1的輸入端與電力線連接，所述載波信號耦合電路1與所述載波信號處理電路2通信連接，該載波信號處理電路2與所述中央信號控制器3通信連接，所述中央信號控制器3與單相表6通信連接，所述電源電路4分別與所述載波信號耦合電路1、載波信號處理電路2、中央信號控制器3連接，所述存儲(chǔ)器5的芯片型號為GD25Q16BSIG。所述中央信號控制器3通過串行總線與所述單相表6通信連接，中央信號控制器3采用采用北京華美訊聯(lián)科技有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電力載波芯片HM7901，如圖2和圖3所示，該芯片的CPU內(nèi)嵌ARM926ej-s內(nèi)核處理器，最高工作頻率為266MHz，內(nèi)嵌I-Cache 8KB、D-Cache 8KB、ITCM 4KB；外圍接口包括1個(gè)MII接口且支持10/100Mbits/s網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展、1個(gè)SPI Master/Slave接口、4個(gè)UART接口、32個(gè)GPIO接口、1個(gè)I²C接口，內(nèi)部存儲(chǔ)接口包括內(nèi)置SDRAM存儲(chǔ)器，最大支持16MB，還支持SPI外接存儲(chǔ)器。該HM7901芯片采用OFDM調(diào)制技術(shù)，輸出頻率范圍為2MHz～20MHz，其子載波支持BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM調(diào)制、子載波自適應(yīng)調(diào)制；具有強(qiáng)大的去噪和糾錯(cuò)能力，本實(shí)用新型的電力線載波采用的工作頻率是2MHz～12.5MHz，所述電源電路4輸出的電壓分別包括+12V電源電壓、+2.5V電源電壓和+1.2V電源電壓。所述電力載波處理器的芯片型號為HM7901。

在本實(shí)用新型中，如圖4和圖5所示，所述載波信號耦合電路1包括電阻R1、電阻R2、電容C1和耦合變壓器T1，所述耦合變壓器T1的第五腳(初級線圈的一輸入端)與電力線連接，所述耦合變壓器T1的第六腳通過電容C1與電力線連接，所述電阻R1與電阻R2串聯(lián)連接后與所述電容C1并聯(lián)連接，電容C1為耦合載波電容將電力線中的載波信號耦合至耦合變壓器T1的第六引腳(初級線圈的另一輸入端)，電阻R1與電阻R2為放電電阻并對電容C1進(jìn)行放電處理，降低交流成分對對信號的干擾，所述載波信號處理電路1包括載波信號接收電路20和載波信號發(fā)送電路21，所述載波信號接收電路20與所述耦合變壓器T1的接收輸出端連接，所述載波信號發(fā)送電路21與所述耦合變壓器T1的發(fā)送輸入端連，所述載波信號接收電路20的發(fā)輸出端與中央信號控制器3的接收輸入端連接，所述中央信號控制器3的發(fā)送輸出端與所述載波信號發(fā)送電路21的接收輸入端連接，所述載波信號接收電路20的電源端和載波信號發(fā)送電路21的電源端還分別與電源電路4連接，所述載波信號發(fā)送電路21的芯片型號為THS6214。

結(jié)合圖3和圖4所示，所述載波信號接收電路包括電阻R3、電容C2、電容C3、電容C4、電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9、電容C10、電感L1、電感L2、電感L3、電感L4、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、二極管D6、二極管D7和二極管D8，所述耦合變壓器T1的負(fù)極接收輸出端RX-(耦合變壓器T1的第四引腳，作為載波信號接收電路的高頻差分載波負(fù)極接收輸出端RX-)分別與電阻R3的一端、電容C2的一端連接，所述耦合變壓器T1的正極接收輸出端(耦合變壓器T1的第一引腳，作為載波信號接收電路的高頻差分載波正極接收輸出端RX+)分別與電阻R3的另一端、電容C3的一端連接，所述電容C2的另一端分別與二極管D1的陰極、二極管D2陽極、電容C4的一端、電感L1的一端、電感L2的一端連接，所述電容C3的另一端分別與二極管D3的陰極、二極管D4陽極、電容C4的另一端、電感L1的另一端、電感L3的一端連接，電感L2的另一端通過電容C5與電感L4的一端、電容C7的一端、電容C8的一端連接，電感L3的另一端通過電容C6與電感L4的另一端、電容C7的另一端、電容C9的一端連接，電容C8的另一端PLC_RX_N分別與C10的一端、二極管D5陽極、二極管D6陽極、中央信號控制器3的負(fù)極接收輸入端負(fù)極接收輸入端(電力載波芯片HM7901的正極接收輸入端第二十七引腳PLC_IN)連接，電容C9的另一端PLC_RX_P分別與C10的另一端、二極管D7陽極、二極管D8陽極、中央信號控制器3的正極接收輸入端(電力載波芯片HM7901的正極接收輸入端第二十六引腳PLC_IP)連接，所述二極管D5陰極與二極管D6的陰極連接，所述二極管D7陰極與二極管D8的陰極連接，所述二極管D1的陽極與地連接，所述二極管D2陰極、二極管D4陰極與電源電路4的+5V電源電壓連接。在本實(shí)用新型中，由電阻R3、電容C2、電容C3組成低通濾波器，電感L1、電容C4、電感L2、電感L3組成一階高通濾波器，由電容C5、電容C6、電感L4、電容C7、電容C6、電容C9、電容C10組成二階高通濾波器，因此由低通濾波器、一階高通濾波器和二階高通濾波器組成了載波信號接收電路，向中央信號控制器3輸出2MHz～12MHz的寬帶載波信號，濾除來自電力線上的雜波干擾，提高載波信號接收性能；其中，二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4為續(xù)流鉗位保護(hù)二極管，為濾波器信號提供穩(wěn)定的電流信號且同時(shí)防止信號過大，所述二極管D5、二極管D6、二極管D7和二極管D8為鉗位二極管能抑制差分信號的共模噪聲并對所述載波信號發(fā)送芯片THS6214的輸入引腳進(jìn)行保護(hù)，所述二階高通濾波器的電容C8的輸出端PLC_RX_N輸出的正載波信號與電力載波芯片HM7901的正極接收輸入端第二十七引腳PLC_IN連接(未圖示)，所述二階高通濾波器的電容C9的輸出端PLC_RX_P輸出的負(fù)載波信號與電力載波芯片HM7901的正極接收輸入端第二十六引腳PLC_IP)連接(未圖示)；在本實(shí)用新型中，結(jié)合圖3和圖5所示，電力載波芯片HM7901對接收到的正載波信號和負(fù)載波信號進(jìn)行載波解調(diào)和調(diào)制處理并輸出2MHz～20MHz的寬度載波信號，該電力載波芯片HM7901調(diào)制后的電力載波信號分別從的正極發(fā)送輸出端PLC_OP(第二十一引腳)和負(fù)極發(fā)送輸出端PLC_OM(第二十二引腳)分別發(fā)送至載波信號發(fā)送電路芯片THS6214進(jìn)行載波信號進(jìn)行差分放大，以增大載波的發(fā)送功率，所述正載波調(diào)制信號通過電容C12的輸入端PLC_TX+輸入至載波信號發(fā)送電路芯片THS6214的第二引腳進(jìn)行放大，負(fù)載波調(diào)制信號通過電容C11的輸入端PLC_TX-輸入至載波信號發(fā)送電路芯片THS6214的第一引腳載波信號進(jìn)行放大，結(jié)合圖4和圖5所示，載波信號發(fā)送電路芯片THS6214差分放大輸出的正載波發(fā)送信號從第二十腳輸出，然后經(jīng)過電阻R16、電容C19耦合輸出端PLC_TX_OP發(fā)送至耦合變壓器T1的正極發(fā)送輸入端TX+(耦合變壓器T1的第二引腳)，載波信號發(fā)送電路芯片THS6214差分放大輸出的負(fù)載波發(fā)送信號從第十七引腳輸出經(jīng)過電阻R17、電容C20耦合輸出端PLC_TX_ON發(fā)送至耦合變壓器T1的負(fù)極發(fā)送極輸入端TX-(耦合變壓器T1的第三引腳)，經(jīng)過耦合變壓器T1耦合輸出兩路載波差分信號至電力線上進(jìn)行傳輸。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)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，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。