專利名稱：中壓電力線載波通信裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力線載波通信技術領域，具體涉及ー種中壓電カ線載波通信裝置。
背景技術：
隨著電カ線通信向高寬帶高速率的發展，中壓電カ線載波通信技術將廣泛應用于電カ管理系統、エ業自動控制系統等領域。但是在現有的中壓配電網中，電カ線載波通信不穩定和易受干擾的問題一直未得到很好的解決，主要有兩個因素一個是中壓配電網網絡拓撲復雜，并且具有復雜的頻率特性和噪聲特性；另ー個是中壓線路衰減比較嚴重。前者影 響了數據的通信質量，后者制約了信號的傳輸距離。目前現有的中壓電カ線載波通信裝置在傳輸距離、抗干擾性、可靠性等問題還不能盡如人意。
發明內容針對上述問題，本實用新型提供ー種抗干擾能力強，可靠性高，傳輸距離遠的中壓電カ線載波通信裝置。本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案是中壓電カ線載波通信裝置，包括用于接收和發送控制設備信號的通信接ロ電路；用于實現控制設備信號和OFDM調制信號轉換的微控制器；用于實現OFDM調制信號和模擬信號轉換的模擬前端電路；用于對模擬信號進行功率放大的功率放大電路；以及用于與電力線耦合的耦合電路；所述通信接ロ電路、微控制器、模擬前端電路、功率放大電路和耦合電路以依次串聯的方式電氣連接。作為優選的實施方式，所述微控制器為型號為MAX2990的控制器。作為優選的實施方式，所述模擬前端電路為型號為MAX2991的模擬前端收發器。本實用新型的有益效果是針對傳輸距離問題，本通信裝置的功率放大電路可將模擬信號進行功率放大，提高其驅動能力，且電壓放大倍數可根據傳輸距離的遠近進行調節；針對數據的通信質量問題，本通信裝置采用正交頻分復用技術(OFDM)作為該通信裝置的調制技術，通過減小和消除碼間串擾的影響來克服信道的頻率選擇性衰落，引入信道糾錯編碼技術來克服信道中的隨機錯誤和突發錯誤，從而改善了數據的通信質量；本通信裝置體積小，結構簡単，使用方便。
以下結合附圖
和具體實施方式
進行進一步的說明圖I為本實用新型的結構框圖；圖2為根據本實用新型一個實施例的通信接ロ電路原理圖；圖3為根據本實用新型一個實施例的功率放大電路原理圖；圖4為根據本實用新型一個實施例的耦合電路原理圖。
具體實施方式
圖I為本實用新型中壓電カ線載波通信裝置的結構框圖，由圖中可知通知裝置包括通信接ロ電路I、微控制器2、模擬前端電路3、功率放大電路4以及耦合電路5。該通信裝置一般采用半雙エ的工作模式，分為發送過程和接收過程。在發送過程中，通信接ロ電路I實時接收控制設備FTU所傳輸的信號(一般為故障信號)，微控制器將從通信接ロ電路I接收到的信號調制成OFDM調制信號，通過模擬前端電路3，OFDM調制信號轉換成模擬信號，功率放大電路4將模擬信號進行功率放大以提高其驅動能力，耦合電路5將放大后的模擬信號耦合到中壓電カ線上。接收過程與上述過程相反。本實用新型通信裝置根據中壓線路的衰減特性，選取變化較為緩慢的IOKHz — 490KHz作為數據的傳輸頻段。圖2為本實用新型通信接ロ電路ー種實施例的電路圖。其采用控制設備FTU的RS232串ロ(9針)與微控制器的串ロ(UART)進行通信。由于FTU串ロ電平與微控制器的I/O ロ電平有差異，因此采用ー個串ロ芯片MAX3232來進行電平轉換。在發送數據時，信號 通過MAX3232的11引腳TlIN將數據給微控制器的UART (TXD)串ロ，在接收數據時，信號通過微控制器的UART (RXD)串ロ送入到MAX3232的9引腳R20UT，從而實現將數據給FTU。本實用新型的微控制器可以采用型號為MAX2990的控制器，其包括專用OFDM調制解調部分和微處理部分。該微控制器以采用OFDM調制解調技術以及RS和卷積級聯編碼確保了通信質量。本實用新型的模擬前端電路可以采用型號為MAX2991的模擬前端收發器。在發送數據中，模擬前端通過AFE接ロ實現將微控制器傳輸來的OFDM調制信號注入交流或直流線路，發送通道由數字IIR濾波器、數/模轉換器(DAC)及后續低通濾波器、前置線路驅動器組成。接收通道用于信號增強、濾波和接收信號數字化，接收器由低通和高通濾波器、兩級自動增益控制(AGC)以及摸/數轉換器(ADC)組成。集成AGC可將信號的動態范圍最大提高至60dB，改善了通信距離遠、線路衰減大的問題。圖3為本實用新型功率放大電路4 一種實施例的電路原理圖。在該功率放大電路中主要采用高寬帶運放芯片AD8066對模擬前端輸出信號進行電壓放大，并對其進行電流的放大，提高信號的驅動能力。由于本實用新型提供的中壓電カ線載波通信裝置采用半雙エ的工作方式，所以需要對發送和接收通路進行有選擇地切換，程序使用LD_SW信號來控制發送和接收，LD_SW接到功率MOS管Q4的控制端上，實現在接收的時候斷開發送通路。當LD_SW為高電平時(默認狀態)，Q4的G級為高電平，從而D級被拉低到低電平。此時作為發送通道開關Q5的G級隨后被拉低，并處于截止狀態，從而發送通道斷開。與此同時，變壓器的低壓側連接到接ロ芯片的接收側，處于接收狀態。如果LD_SW為低電平，Q4的G級為低電平，Q5由于上拉電阻的作用，直接導通D和S兩級，通道連通，此時功放信號可以輸出到變壓器的低壓側再耦合到電カ線上，完成發送過程。圖4為本實用新型耦合電路ー種實施例的電路原理圖。該耦合電路采用電容耦合方式，主要包括耦合電容，排流線圈和變壓器。耦合電容主要用來傳輸高頻信號，并阻止エ頻電流；排流線圈用來泄露エ頻電流；變壓器主要用來阻抗變換。本實用新型提供的中壓電カ線載波通信裝置在中壓模擬環境中進行通信測試，實驗成功。通信距離可達3KM，通信速率高達40Kbps。相比其它的載波通信產品可靠性高，抗干擾能力強。·
權利要求1.中壓電力線載波通信裝置，其特征在于包括 用于接收和發送控制設備信號的通信接口電路(I)； 用于實現控制設備信號和OFDM調制信號轉換的微控制器(2)； 用于實現OFDM調制信號和模擬信號轉換的模擬前端電路(3)； 用于對模擬信號進行功率放大的功率放大電路(4);以及 用于與電力線耦合的耦合電路(5)； 所述通信接口電路(I)、微控制器(2)、模擬前端電路(3)、功率放大電路(4)和耦合電路(5)以依次串聯的方式電氣連接。
2.根據權利要求I所述的中壓電力線載波通信裝置，其特征在于所述微控制器(2)為型號為MAX2990的控制器。
3.根據權利要求I所述的中壓電力線載波通信裝置，其特征在于所述模擬前端電路(3)為型號為MAX2991的模擬前端收發器。
專利摘要本實用新型公開了中壓電力線載波通信裝置，包括以依次串聯的方式電氣連接的通信接口電路、微控制器、模擬前端電路、功率放大電路以及耦合電路。本通信裝置的功率放大電路可將模擬信號進行功率放大，提高其驅動能力；采用正交頻分復用技術(OFDM)作為該通信裝置的調制技術，通過減小和消除碼間串擾的影響來克服信道的頻率選擇性衰落，引入信道糾錯編碼技術來克服信道中的隨機錯誤和突發錯誤，從而改善了數據的通信質量；本通信裝置體積小，結構簡單，使用方便。
文檔編號H04L27/26GK202617112SQ20122020587
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者張維, 王煥文, 王霞 申請人:珠海許繼電氣有限公司, 西安交通大學