一種載波通信模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及低壓電力線載波通信領域，尤其涉及一種用于低壓電力集中抄表系統中的電力線載波通信模塊。
【背景技術】
[0002]低壓電力線載波(Power Line Carrier，PLC)通信是以低壓配電線(380V/220V)電力線作為信息傳輸媒介進行數據傳輸的一種特殊通信方式。
[0003]國外各大公司紛紛推出PLC調制解調芯片，其中主要有美國Intellon公司、西班牙DS2公司的芯片，但都不適合中國國情，不適合國內低壓配電網時變、強干擾的通信環境。
[0004]我國低壓集中抄表系統面臨的主要問題包括以下幾個方面:
[0005]1.通信終端量大面廣
[0006]低壓載波集中抄表系統是非常復雜的通信系統。一個通信單元(臺變范圍)有幾百個甚至上千個終端，而一個系統中更有幾萬甚至幾十萬個終端。特別是載波電能表應用之后，增加了通信終端的數量，對系統的可靠運行極為不利。
[0007]2.連續的信號采集和數據傳送
[0008]電能表的工作是連續的，要求系統24小時不間斷地采集脈沖信號，大大提高了系統抗干擾的要求。
[0009]3.線路環境惡劣，信號衰減嚴重
[0010]目前我國對限制電器設備對電網的污染沒有強制標準，導致低壓電網被污染嚴重。每個臺變的線路負載、分支節點、線路范圍也不盡相同。
[0011]4.數據源抗干擾性差，電磁兼容性差異較大
[0012]系統的基礎數據來自電能表，而不同廠家的產品質量差異較大，導致電磁兼容不過關，抗干擾能力差。
[0013]因此，雖然電力線載波通信在國內電力用戶低壓集中抄表系統(電力用戶用電信息采集系統)中得到了較為廣泛的應用。但由于國內居民用戶的低壓電網結構復雜、干擾種類多樣，且時變大，規律性差，因而對電力線載波通信的性能造成了很大影響，成為了亟待解決的問題。
[0014]目前國內外載波芯片廠商采用了擴頻通信等技術試圖解決上述問題，但因為通信環境惡劣，未能抓住關鍵問題等因素，而不能從根本上解決問題。
[0015]國內低壓電網環境的特點是結構復雜、干擾強度大而多變；單一技術或者幾項技術的固定應用方式無法應對這一復雜的環境。
[0016]此外，傳統的載波模塊，當需要動態調整通信方式與通信用頻點時，需要將若干種模擬前端與調制解調邏輯組合到一起，體積大、成本高、硬軟件資源利用率低。
【發明內容】
[0017]本實用新型要解決的技術問題在于提供一種體積小、成本低、使用較少硬件模擬前端的載波通信模塊。
[0018]為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案:
[0019]一種載波通信模塊，包括能對通信方式和頻組進行切換的載波控制芯片，所述載波控制芯片連接電源、存儲器、本地接口、收發狀態指示模塊；載波控制芯片將輸出信號經信號輸出放大電路放大后，通過信號耦合電路進入低壓電力線信道中傳輸，信號耦合電路將從低壓電力線信道中接收的信號進行變換，經接收濾波電路消除高頻干擾后輸出到信號輸出處理電路，最后輸出到載波控制芯片。
[0020]所述的載波通信模塊部署于集中器或智能電表或采集器中。
[0021]本實用新型將傳統載波通信模塊所使用的若干種模擬前端與調制解調邏輯組合到一起，通過一個載波控制芯片實現，使得整個產品體積小、成本低、硬件資源利用率高，只需較少的硬件模擬前端就可以滿足較大范圍內動態調整通信方式與通信用頻點的需求，具有廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的載波通信模塊的功放及耦合電路。
[0023]圖2為本實用新型的載波通信模塊的接收濾波電路。
[0024]圖3為本實用新型的載波通信模塊的信號接收處理電路。
[0025]圖4為本實用新型的載波通信模塊的結構框圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0027]本實用新型提供一種載波通信模塊，其硬件結構如圖4所示，包括能對通信方式和頻組進行切換的載波控制芯片，采用的型號為SSRCW1408，載波控制芯片連接電源、存儲器、本地接口、收發狀態指示模塊，其中存儲器采用的型號為W25Q16DVSNIG;載波控制芯片將輸出信號經信號輸出放大電路放大后，通過信號耦合電路進入低壓電力線信道中傳輸，信號耦合電路將從低壓電力線信道中接收的信號進行變換，經接收濾波電路消除高頻干擾后輸出到信號輸出處理電路，最后輸出到載波控制芯片；信號輸出放大電路和信號耦合電路構成功放及耦合電路，如圖1所示，實現輸出信號的放大以及信號與220V交流電力線的耦合；接收濾波電路與信號接收處理電路實現了接收信號的濾波與后端處理，接收濾波電路如圖2所示，信號接收處理電路如圖3所示。各功能電路具體描述如下:
[0028]功放及耦合電路，由信號輸出放大電路和信號耦合電路組成；該電路將調制過的載波信號進行放大并將放大后的載波信號耦合至電網上。參見圖1，SigTxEn為發射使能控制，發射載波時使NPN型三極管Q6和PNP型三極管Q2導通，接通功放電源VHH，接收載波時使NPN型三極管Q6和PNP型三極管Q2時關斷，斷開功放電源VHH。SigTx為調制后的載波信號，經NPN型三極管Q5、PNP型三極管Q4和NPN型三極管Q3完成載波信號的功率放大，通過電容C23、變壓器Tl、T2、電容C21耦合至電網上。NPN型三極管Q3采用的型號為2SD669A，PNP型三極管Q4采用的型號為2SB649A。
[0029]接收濾波電路，主要完成載波信號接收限幅濾波功能。參見圖2，經電網耦合進來的載波信號SigRx，一路經電阻R3限流，二極管Dl、D2雙向限幅后，經電容C3耦合后，由電阻Rl、R5電平調整后通過引腳SigInl進入載波信號接收處理電路；另一路載波信號SigRxl經電阻R7、Rll分壓處理后經電容C6耦合后，由電阻R7、Rll電平調整后通過引腳Sigln2進入載波信號接收處理電路。
[0030]信號接收處理電路，主要完成將從接收濾波電路接收來的載波模擬信號通過比較器轉換為數字信號進入載波芯片接口電路。參加圖3，SigInl經比較器Ul轉化后輸出數字信號SigVal I，并進入載波芯片接口電路；SigIn2經比較器Ul轉化后輸出數字信號SigVal2，并進入載波芯片接口電路。
[0031]載波芯片，將傳統的若干種模擬前端與調制解調邏輯組合到一起，是硬件部分的核心，其中運行的硬件與軟件邏輯也是整個模塊的核心。載波芯片承載了管理控制邏輯與中繼組網邏輯，并實現了信號、數據、數據包的相互轉換。載波芯片能夠基于多種工作方式的結合和多種頻組的結合，并能在運行過程中自適應動態選擇或人工設置上述頻組與通信方式，真正適應現場多變的干擾環境，“規避”干擾，實現可靠、較高速率的通信。
[0032]載波芯片片載如下控制邏輯，實現對通信方式和頻組的切換:
[0033]當載波通信模塊作為電力線載波通信組網網絡的主節點時，向從節點發起數據交互事務，進行路由學習和組網過程。
[0034]當載波通信模塊作為電力線載波通信組網網絡的從節點時，與主節點進行數據交互事務，進行路由學習和組網過程；從節點在邏輯上包括邊緣從節點、用于對命令幀或響應幀進行放大和中繼轉發的中繼從節點，中繼從節點在一次交互事務中為非目標從節點；從節點通過解析主節點發送的命令幀的中繼級數字段值，確定在網絡中由主節點到從節點傳遞方向中所處的邏輯位置，再通過解析接收到的來自其它從節點的響應幀中的中繼級數字段值判斷自身是否為邊緣從節點；若在多次交互事務中，中繼從節點收到的響應幀中的中繼級數字段值均為較小數值時，中繼從節點確定為邊緣從節點，或者從節點頻繁作為命令幀的目標節點、很少中繼轉發命令幀和響應幀、收到的響應幀中的中繼級數字段值都為較小數值時，所述從節點也確定為邊緣從節點；當網絡出現局部通信障礙時，局部通信障礙區邊緣的中繼從節點變為邊緣從節點，所述邊緣從節點包括處于暢通網絡的左岸節點和處于局部通信障礙區的右岸節點，所述左岸節點判斷來自主節點發出的命令幀中的重傳次數字段值達到最大預設值后，主動調整切換通信方式與頻組以適合當前通信環境，并向右岸節點發起中繼轉發事務，同時右岸節點和局部通信障礙區中的從節點將從全部預設的通信方式和頻組上進行中繼轉發，消除局部通信障礙；當網絡局部通信障礙消除后，左岸節點和右岸節點恢復為中繼從節點。
[0035]載波通信模塊部署于集中器、智能電表或采集器等電力線載波通信裝置中。電力線載波通信組網網絡中，主節點部署于集中器中，從節點部署于智能電表或采集器中。
[0036]上述關于本實用新型的實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種載波通信模塊，其特征在于:包括能對通信方式和頻組進行切換的載波控制芯片，所述載波控制芯片連接電源、存儲器、本地接口、收發狀態指示模塊；載波控制芯片將輸出信號經信號輸出放大電路放大后，通過信號耦合電路進入低壓電力線信道中傳輸，信號耦合電路將從低壓電力線信道中接收的信號進行變換，經接收濾波電路消除高頻干擾后輸出到信號輸出處理電路，最后輸出到載波控制芯片。2.根據權利要求1所述的載波通信模塊，其特征在于:部署于集中器或智能電表或采集器中。
【專利摘要】本實用新型公開了一種載波通信模塊，包括能對通信方式和頻組進行切換的載波控制芯片，所述載波控制芯片連接電源、存儲器、本地接口、收發狀態指示模塊；載波控制芯片將輸出信號經信號輸出放大電路放大后，通過信號耦合電路進入低壓電力線信道中傳輸，信號耦合電路將從低壓電力線信道中接收的信號進行變換，經接收濾波電路消除高頻干擾后輸出到信號輸出處理電路，最后輸出到載波控制芯片。本實用新型將傳統載波通信模塊所使用的若干種模擬前端與調制解調邏輯組合到一起，通過載波控制芯片實現，使得整個產品體積小、成本低、硬件資源利用率高，只需較少的硬件模擬前端就可以滿足較大范圍內動態調整通信方式與通信用頻點的需求。
【IPC分類】H04B3/54
【公開號】CN204836167
【申請號】CN201520471790
【發明人】宋繼東, 宋向東
【申請人】宋繼東, 宋向東
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月3日