一种电力线载波通信系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电力线载波通信系统，其包括信号提取模块、一级滤波放大模块、二级放大模块、电力载波模块以及MCU模块。使用时，所述信号提取模块从电力线上进行信号提取，然后将所述提取信号传递给所述一级滤波放大模块进行一级滤波放大，然后在经由二级放大模块放大后，传递给所述电力载波模块，经由所述电力载波模块调解的信号会发送给所述MCU模块，经其调制后形成载频信号，在通过PWM方式发送至发射接口，电信号转换成光信号发送出去。

【技术实现步骤摘要】
一种电力线载波通信系统
本专利技术属于电力领域中涉及使用的通信系统，尤其是其中的一种电力线载波通信系统。
技术介绍
随着社会的发展，人类对电力能源的使用越来越广泛。几乎可以说，人们的日常生活都离不开身边的电力网络系统。同时，由于电力系统的低压配电网是一个用户多、分布广、用户必需的动力能源传输网络，所以若是使用现有的低压电力线作为通信媒介，不但可以不占用无线频道资源，同时也不需要铺设专用的通信线路，这样就省去了庞大的铺线工程，大大降低通信系统的成本；而且在线路维护上，也相对简单。这也就使得低压电力线载波通信技术，具有诱人的应用前景和潜在的巨大市场，其推广使用具有十分重要的意义。但是，在电力线上搭载高频或是低频的调制信号，在技术上并不是一件轻而易举的事情。具体来讲，对于数据通信而言，采用电力线作为通信载体并不是一个很理想的选择，而且电力线通信环境非常恶劣，其中主要的问题在于噪声干扰和信号衰减。其中电力线通信的噪声主要来源于低压电网相连的负载以及无线广播的干扰；而且，信号的衰减是与通信信道的物理长度和低压电网的阻抗匹配相关的。另外，电力线通信的噪声和信号衰减是随时间变化的，这些都对系统的设计提出了很高的要求。对此，业界不断的进行相关电力线载波芯片的研发，以及整体的系统设计，以期能获得更好的系统通信的抗干扰性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电力线载波通信系统，其具有良好的抗干扰性能，能够解决电力线通讯中稳定性较差的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种电力线载波通信系统，其包括信号提取模块、一级滤波放大模块、二级放大模块、电力载波模块以及MCU模块；其中所述一级滤波放大模块包括MAX275芯片模块，其包括两个独立的二阶有源滤波电路,以分别同时进行低通和带通滤波，也可通过级联实现四阶有源滤波。使用时，所述信号提取模块从电力线上进行信号提取，然后将所述提取信号传递给所述一级滤波放大模块进行一级滤波放大，然后在经由二级放大模块放大后，传递给所述电力载波模块，经由所述电力载波模块调解的信号会发送给所述MCU模块，经其调制后形成载频信号，在通过PWM方式发送至发射接口，电信号转换成光信号发送出去。进一步的，在不同实施方式中，其中所述MAX275芯片模块包括二阶有源滤波器，其电路采用4运放设计，电路中的运放、内部电容以及外接电阻构成级联积分电路，进而能够同时提供低通和带通滤波输出。进一步的，在不同实施方式中，其中所述二阶有源滤波器电路内部最后一级运放的输入端接有一个电阻，用于避免外部寄生电容对内部积分电容产生影响。其中涉及使用的所述电阻，其阻值可以是5kΩ，但不限于，具体阻值可随实际需要进行更改。进一步的，在不同实施方式中，其中所述MAX275芯片模块在系统中接成并联形式，其并联外接第一组电阻和第二组电阻，其中所述第一组外接电阻对应第一中心频率，所述第二组外接电阻对应第二中心频率；其中所述第一中心频率和第二中心频率分别对应数字信号中的“l”和“0”。进一步的，在不同实施方式中，其中所述第一组外接电阻包括并联的R1a、R2a、R3a和R4a；其中所述第二组外接电阻包括并联的R1b、R2b、R3b和R4b；电路调整时，先调整R2a、R4a或是R2b、R4b，选准中心频率F0再调整R1a、R3a或是R1b、R3b，调整Q值。进一步的，在不同实施方式中，其中所述信号提取模块包括与待提取信号电力线串联接的两个电容，其后电性连接有高频变压器，所述高频变压器连接所述一级滤波放大模块。在一个具体实施方式中，其中所述电容的容值具体可以是0.47uF左右；所述高频变压器绕成1：1的形式，电感量选在10mH左右，但不限于。进一步的，在不同实施方式中，其中所述高频变压器的次级一端接地，另一端作为后续所接的所述一级滤波放大模块的接入端。进一步的，在不同实施方式中，其中所述电力载波模块包括MC3361单片窄带调频接收芯片，其内包括电性连接的振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路；其工作电源电压范围为：Vcc=2.5V～7.0V。进一步的，在不同实施方式中，其中所述MC3361单片窄带调频接收芯片，其包括16个引脚，其中输入信号自第1引脚输入，经过初步处理成为标准正弦波信号，所述标准正弦波信号输入至所述MC3361接收芯片的第16引脚，作为所述MC3361接收芯片的第一中频IF输入信号，其在所述MC3361接收芯片内部第二混频级进行混频处理，处理后的信号为第二中频信号，由第3引脚输出，再经第5引脚输入到所述MC3361接收芯片的限幅放大器进行高增益放大，经放大后的第二中频信号在内部进行鉴频解调，并经一级音频电压放大后由第9引脚输出信号，信号经过第10引脚和第11引脚构成的有源滤波电路，再输入到第12引脚进行载频检测并控制电子开关，最终经过解调的信号由第13引脚输出，直接输入到所述MCU模块的引脚，由所述MCU模块进行处理。进一步的，在不同实施方式中，其中所述MCU模块包括STM32型芯片，其采用ARMCortex-M3内核，其中所述STM32型芯片通过UART接口接收信号数据，在通过程序控制输出BFSK调制信号。相对于现有技术，本专利技术的有益效果是：本专利技术涉及的一种电力线载波通信系统，其采用MC3361芯片和MAX275芯片相结合的方式，作为电力载波技术抗干扰的设计手段，能够有效的达成对采集信号的抗干扰、滤波功能。而且，其涉及使用的硬件成本低、软件流程简单、性能稳定，可直接与各种电力设备连接，并且支持RS485信号或RS232信号，还有电力线连接，非常适合推广使用非常适合在电力系统中广泛使用。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式提供的一种电力线载波通信系统的逻辑结构图；图2是图1所示的电力线载波通信系统，其一级滤波放大模块采用的MAX275芯片的内部结构图。具体实施方式以下将结合附图和实施例，对本专利技术涉及的一种电力线载波通信系统的技术方案作进一步的详细描述。请参阅图1所示，本专利技术的一个实施方式提供了一种电力线载波通信系统，其包括其包括信号提取模块、一级滤波放大模块、二级放大模块、电力载波模块以及MCU模块。使用时，所述信号提取模块从电力线上进行信号提取，然后将所述提取信号传递给所述一级滤波放大模块进行一级滤波放大，然后在经由二级放大模块放大后，传递给所述电力载波模块，经由所述电力载波模块调解的信号会发送给所述MCU模块，经其调制后形成载频信号，在通过PWM方式发送至发射接口，电信号转换成光信号发送出去。进一步的，在不同实施方式中，其中所述信号提取模块包括与待提取信号电力线串联接的两个电容，其后电性连接有高频变压器，所述高频变压器连接所述一级滤波放大模块。具体的，所涉及使用的两个串联电容，其容值为0.47uF左右。所述高频变压器绕成1：1的形式，电感量选在10mH左右。所述信号提取模块电路起到两个作用，一是最大限度地阻止工频电压及其倍频信号进入后续的滤波电路；二是使频率为122．88kHz和131．65kHz的有用信号顺利进入后续的滤波电路。对于工频信号而言，电容相当于13kΩ左右的等效阻抗，电感则相当于3Ω左右的等效阻抗。工频电压在变压器初级产生的电压效应约为50mv，对工频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力线载波通信系统；其特征在于，其包括信号提取模块、一级滤波放大模块、二级放大模块、电力载波模块以及MCU模块；其中所述一级滤波放大模块包括MAX275芯片模块，其包括两个独立的二阶有源滤波电路 , 以分别同时进行低通和带通滤波，也可通过级联实现四阶有源滤波 ；使用时，所述信号提取模块从电力线上进行信号提取，然后将所述提取信号传递给所述一级滤波放大模块进行一级滤波放大，然后在经由二级放大模块放大后，传递给所述电力载波模块，经由所述电力载波模块调解的信号会发送给所述MCU模块，经其调制后形成载频信号，在通过PWM方式发送至发射接口，电信号转换成光信号发送出去。

【技术特征摘要】
1.一种电力线载波通信系统；其特征在于，其包括信号提取模块、一级滤波放大模块、二级放大模块、电力载波模块以及MCU模块；其中所述一级滤波放大模块包括MAX275芯片模块，其包括两个独立的二阶有源滤波电路,以分别同时进行低通和带通滤波，也可通过级联实现四阶有源滤波；使用时，所述信号提取模块从电力线上进行信号提取，然后将所述提取信号传递给所述一级滤波放大模块进行一级滤波放大，然后在经由二级放大模块放大后，传递给所述电力载波模块，经由所述电力载波模块调解的信号会发送给所述MCU模块，经其调制后形成载频信号，在通过PWM方式发送至发射接口，电信号转换成光信号发送出去。2.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信系统；其特征在于，其中所述MAX275芯片模块包括二阶有源滤波器，其电路采用4运放设计，电路中的运放、内部电容以及外接电阻构成级联积分电路，进而能够同时提供低通和带通滤波输出。3.根据权利要求2所述的一种电力线载波通信系统；其特征在于，其中所述二阶有源滤波器电路内部最后一级运放的输入端接有一个电阻，用于避免外部寄生电容对内部积分电容产生影响。4.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信系统；其特征在于，其中所述MAX275芯片模块在系统中接成并联形式，其并联外接第一组电阻和第二组电阻，其中所述第一组外接电阻对应第一中心频率，所述第二组外接电阻对应第二中心频率；其中所述第一中心频率和第二中心频率分别对应数字信号中的“l”和“0”。5.根据权利要求4所述的一种电力线载波通信系统；其特征在于，其中所述第一组外接电阻包括并联的R1a、R2a、R3a和R4a；其中所述第二组外接电阻包括并联的R1b、R2b、R3b和R4b；电路调整时，先调整R2a、R4a或是R2b、R4b，选准中心频率F0再调整R1a、R3a或是R1b、R3b，调整Q值。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景才，
申请(专利权)人：卓雅创景能源科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12