專利名稱：低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器。
在有線電和無線電傳輸技術(shù)中，把不直接發(fā)射的低頻信號加在高頻電波上發(fā)射出去，叫作載波傳輸。我們用低壓電力線做為傳輸載體，把要傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行數(shù)字二進(jìn)制處理，將數(shù)字二進(jìn)制“0”和“1”轉(zhuǎn)化成某種定義的物理量，再藉合到電力線上去，通過電力線載波方式遠(yuǎn)傳到要接收的設(shè)備位置，接收設(shè)備再按其定義來解釋出相應(yīng)的“0”和“1”二進(jìn)制數(shù)量，以達(dá)到通信目的，這就是電力線載波通信。
通信的任務(wù)是進(jìn)行傳遞信息處理，因此傳輸信息的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)最主要的質(zhì)量指標(biāo)。電力線上已調(diào)制的信號在傳輸過程中會受到干擾，最常見的就是加性干擾，即是指接收設(shè)備接收到的已調(diào)信號上被線性疊加了一個(gè)干擾，電力線加性干擾來源主要分為兩類1、脈沖干擾—它對已調(diào)信號所造成的影響是突發(fā)性的，主要來自于雷擊、電閃、各種工業(yè)火花、電器開關(guān)的通斷等。2、起伏干擾—它對已調(diào)信號造成連續(xù)干擾及影響，它主要來源于有源電器中的電子式載流子運(yùn)動的起伏變化、電阻的熱噪聲等影響。
本實(shí)用新型的目的是提供一種既達(dá)到通訊目的，又能體現(xiàn)良好的抗擾能力的低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器，將其用于電力線通信網(wǎng)絡(luò)，可對電路進(jìn)行特殊處理，能使該電路在電網(wǎng)所產(chǎn)生的強(qiáng)干擾狀態(tài)下，仍然可以進(jìn)行有效地發(fā)射、接收和傳遞工作。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案這種低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器，其由研磨有功能電路的集成塊構(gòu)成，帶有16個(gè)引腳，所述的功能電路包括一解調(diào)器單元，引腳14、15為其濾波器的輸入，輸出端子引腳16為模擬接收端接解調(diào)器單元的輸入端子，解調(diào)器的輸出接接收數(shù)據(jù)的數(shù)字輸出端引腳2，引腳1、3為解調(diào)器的低通濾波器的輸出、輸入端子；一調(diào)制電路單元，發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)字輸入端引腳5接調(diào)制電路單元的輸入，調(diào)制電路的兩路輸出分別接引腳10、11；一時(shí)鐘發(fā)生器單元；一偏置電路單元引腳7、8為晶體振蕩器的輸入、輸出端，收發(fā)工作方式選擇端引腳4分別接解調(diào)器、調(diào)制電路單元的輸入端；引腳6、9為外接數(shù)字電源端子；引腳12為外接模擬電源端子，
引腳13為模擬地線端子。
解調(diào)器單元包括一前置的數(shù)字濾波電路，其輸出接后置的鑒頻解調(diào)電路。
調(diào)制電路單元包括一前置的編碼器，其輸出接后置的輸出驅(qū)動電路。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型內(nèi)部方框圖圖3為實(shí)施例應(yīng)用電路圖如圖1所示，本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器的機(jī)械構(gòu)造呈集成模塊形式。本實(shí)用新型各管腳名稱符號可參見圖1所示，其中各引腳的功能如下引腳1是解碼器的輸出，外接電容到地后，構(gòu)成低通，工作時(shí)可將高于傳送速率的雜波濾除。當(dāng)無信號時(shí)，該引腳為高電平。
引腳2是接收信號解調(diào)之后的數(shù)字輸出。輸出的數(shù)字信號傳送給外接的MCU(微處理器)，當(dāng)無信號時(shí)，該引腳為高電平。
引腳3通過電容接地，它與內(nèi)部電路形成低通濾波器，濾掉來自濾波器內(nèi)部的高頻噪聲，該引腳直流電平是DVdd的一半。
引腳4用于選擇芯片的工作方式，該腳接高為接收方式，接低為發(fā)送方式，內(nèi)置上拉電阻，當(dāng)其懸空時(shí)為高電平。
引腳5是數(shù)字信號輸入端，來自外接MCU的數(shù)據(jù)進(jìn)入該腳經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。
引腳6實(shí)施時(shí)外接5伏電源。
引腳7是內(nèi)置振蕩器的輸入。
引腳8是內(nèi)置振蕩器的輸出。
引腳9實(shí)施時(shí)外接5伏電源地線。
引腳10是發(fā)送數(shù)據(jù)的模擬輸出，當(dāng)芯片工作在接受模式時(shí)，該腳為低電平。該腳可提供30毫安的電流。
引腳11是發(fā)送信號的模擬輸出，當(dāng)芯片工作在接收方式時(shí)，該腳電壓等于AVdd，該腳與引腳10反相，能吸收30毫安的電流，它與引腳10配合，很容易實(shí)現(xiàn)高阻態(tài)輸出。
引腳12實(shí)施時(shí)接10伏電源。
引腳13實(shí)施時(shí)，外接10伏電源地線。
引腳14是濾波器的輸出，其直流電平是DVdd的一半。
引腳15是濾波器的輸入，其直流電平是DVdd的一半。
引腳16是接收信號的模擬輸入，信號由此進(jìn)入濾波器。其直流電平是Dvdd的一半。該腳對地交流輸入阻抗為100千歐。
如圖2所示，本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器的功能電路包括一解調(diào)器單元，包括一前置的數(shù)字濾波電路，其輸出接后置的鑒頻解調(diào)電路，引腳14、15為其濾波器的輸入，輸出端子引腳16為模擬接收端接解調(diào)器單元的輸入端子，解調(diào)器的輸出接接收數(shù)據(jù)的數(shù)字輸出端引腳2，引腳1、3為解調(diào)器的低通濾波器的輸出、輸入端子；一調(diào)制電路單元，包括一前置的編碼器，其輸出接后置的輸出驅(qū)動電路。發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)字輸入端引腳5接調(diào)制電路單元的輸入，調(diào)制電路的兩路輸出分別接引腳10、11；一時(shí)鐘發(fā)生器單元；引腳7、8為晶體振蕩器的輸入、輸出端，收發(fā)工作方式選擇端引腳4分別接解調(diào)器、調(diào)制電路單元的輸入端；引腳6、9為外接數(shù)字電源端子；引腳12為外接模擬電源端子，引腳13為模擬地線端子。
本實(shí)用新型為半雙工調(diào)制解調(diào)器，通過引腳4確定收發(fā)工作方式。當(dāng)引腳為低電頻時(shí)，其工作處于發(fā)送狀態(tài)。當(dāng)引腳為高電頻時(shí)，其工作處于接收狀態(tài)。
其工作原理如下一、信號調(diào)制原理發(fā)送載波頻率由外部晶振分頻決定。外部晶振的振蕩信號經(jīng)內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器后，產(chǎn)生一時(shí)鐘信號送入可調(diào)分頻器，可調(diào)分頻器根據(jù)引腳5送入的數(shù)字信號“0”或“1”，產(chǎn)生兩個(gè)不同頻率的f0、f1；即信號為“0”時(shí)頻率為f0，信號為“1”時(shí)頻率為f1。
二、信號發(fā)送原理當(dāng)引腳4信號為低電平時(shí)，芯片工作于發(fā)射方式。當(dāng)引腳4山高變低后，芯片開始從引腳5采樣要發(fā)送的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)送入調(diào)制器中，由調(diào)制器將數(shù)據(jù)“0”調(diào)制在載頻f0上；數(shù)據(jù)“1”調(diào)制在載頻f1上。然后經(jīng)輸出驅(qū)動電路由引腳10、引腳11輸出。
三、信號接收原理當(dāng)引腳4信號為高電平時(shí)，芯片工作于接收方式。接收信號由引腳16進(jìn)入帶寬為f0-f1的濾波器中，其輸入信號的最小有效值應(yīng)大于20毫伏，最大峰峰值為Avdd；濾波器輸出的信號進(jìn)一步分別被中心頻率為f0和f1的濾波器濾波，然后由解碼器解調(diào)出數(shù)據(jù)“0”或“1”，由引腳2輸出。
本實(shí)用新型電路將輸入的二進(jìn)制信號穩(wěn)定地控制住兩個(gè)獨(dú)立的載波發(fā)生器，令其按照“0”或“1”分別選擇的載波進(jìn)行穩(wěn)定輸出，使已調(diào)信號能夠無失真地進(jìn)入解調(diào)器，同時(shí)又最大限度地抑制噪聲。形成與頻率變化相應(yīng)的脈沖序列，然后經(jīng)低通濾波，最后再抽樣判定得到理想調(diào)制信號。既達(dá)到通訊目的，又體現(xiàn)了良好的抗擾能力。
本實(shí)用新型是半雙工調(diào)制解調(diào)器，它可用于電力線通信網(wǎng)絡(luò)。其使用兩個(gè)電源。它在使用時(shí)，需一外部接口才能與電力線藉合。
圖3為本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器實(shí)施例中的應(yīng)用電路圖。
以本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器為核心的電子電路板(簡稱RTU)，應(yīng)用范圍極其廣泛?，F(xiàn)以居民用電表端為例(如圖3所示)，說明其實(shí)現(xiàn)功能及工作原理。
一、實(shí)現(xiàn)功能1、RTU響應(yīng)上端管理系統(tǒng)指令，能夠自動進(jìn)行處理和動作執(zhí)行，如數(shù)據(jù)凍結(jié)指令、停送電指令等。
2、RTU保存電表累積機(jī)表讀數(shù)。
3、RTU根據(jù)上端管理系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間，每日自動上送凍結(jié)用電數(shù)據(jù)。
4、以低壓電力載波方式接受上端管理系統(tǒng)對RTU身份的確認(rèn)。
二、工作原理如圖3所示，MCU為微處理器的簡稱。本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器模塊的引腳2接MCU串行信號接收端，引腳4接MCU數(shù)字信號輸出端，引腳5接MCU串行信號發(fā)送端。
本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器芯片的工作狀態(tài)由MCU控制，由引腳4檢測MCU的輸出信號以決定芯片的工作狀態(tài)。
當(dāng)本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器引腳4輸入為高電平時(shí)，電力線載波信號通過藉合變壓器由芯片引腳16進(jìn)入芯片內(nèi)部，經(jīng)芯片解調(diào)后的數(shù)字信號由引腳2輸出至MCU；當(dāng)引腳4輸入為低電平時(shí)，數(shù)字信號由MCU輸出至引腳5，經(jīng)芯片解調(diào)后，經(jīng)引腳11、引腳12輸出至藉合變壓器，再輸入到電力線上，成為電力線載波信號。
本套通信裝置的有效性傳輸速率達(dá)到300-1200b/s，并可在應(yīng)用環(huán)境中間任意選擇。本實(shí)用新型低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器將這項(xiàng)抗干擾性較高的處理方式，集成到IC電路中，使其成為了電力線載波傳輸?shù)哪KMODEM。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于在電腦網(wǎng)絡(luò)化管理中，本實(shí)用新型技術(shù)的應(yīng)用，將使有關(guān)行業(yè)對管理系統(tǒng)所需求的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到有效、可靠、經(jīng)濟(jì)、廉價(jià)的保證。因?yàn)殡娋€無處不有、無處不在，通過它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，即節(jié)省了復(fù)雜、昂貴的布線工作，又達(dá)到了快捷、安全的目的。是窄帶通訊中最經(jīng)濟(jì)的手段之一。
權(quán)利要求1.一種低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器，其由研磨有功能電路的集成塊構(gòu)成，帶有16個(gè)引腳，其特征在于所述的功能電路包括一解調(diào)器單元，引腳14、15為其濾波器的輸入，輸出端子引腳16為模擬接收端接解調(diào)器單元的輸入端子，解調(diào)器的輸出接接收數(shù)據(jù)的數(shù)字輸出端引腳2，引腳1、3為解調(diào)器的低通濾波器的輸出、輸入端子；一調(diào)制電路單元，發(fā)送數(shù)據(jù)的數(shù)字輸入端引腳5接調(diào)制電路單元的輸入，調(diào)制電路的兩路輸出分別接引腳10、11；一時(shí)鐘發(fā)生器單元；一偏置電路單元引腳7、8為晶體振蕩器的輸入、輸出端，收發(fā)工作方式選擇端引腳4分別接解調(diào)器、調(diào)制電路單元的輸入端；引腳6、9為外接數(shù)字電源端子；引腳12為外接模擬電源端子，引腳13為模擬地線端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器，其特征在于所述的解調(diào)器單元包括一前置的數(shù)字濾波電路，其輸出接后置的鑒頻解調(diào)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器，其特征在于所述的調(diào)制電路單元包括一前置的編碼器，其輸出接后置的輸出驅(qū)動電路。
專利摘要一種低壓電力線載波調(diào)制解調(diào)器,其由研磨有功能電路的集成塊構(gòu)成,帶有16個(gè)引腳,功能電路包括:一解調(diào)器單元,所述的解調(diào)器單元包括一前置的數(shù)字濾波電路,其輸出接后置的鑒頻解調(diào)電路;一調(diào)制電路單元,包括一前置的編碼器,其輸出接后置的輸出驅(qū)動電路;一時(shí)鐘發(fā)生器單元,一偏置電路單元。在電腦網(wǎng)絡(luò)化管理中,通過其進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,即節(jié)省了復(fù)雜、昂貴的布線工作,又達(dá)到了快捷、安全的目的,是窄帶通訊中最經(jīng)濟(jì)的手段之一。
文檔編號H04B3/54GK2473818SQ01219810
公開日2002年1月23日 申請日期2001年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月19日
發(fā)明者石朋, 顧向明, 詹立付 申請人:北京博得瑞通電氣系統(tǒng)有限公司