CN106161308A - 一种采用fsk调制解调芯片实现的低成本载波通信模块 - Google Patents

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Abstract

本发明采用通用的FSK调制解调技术实现了电力载波芯片的所有功能，成本低，外围电路简单。采用带通滤波器电路有效抑制干扰，提高了抗干扰能力。采用耦合信号恢复和阻抗隔离技术增强了总线的带载能力，增加了总线的有效通信距离。可以广泛应用在消防报警系统、消防智能应急照明与疏散指示系统、智能家居系统等系统终端数量庞大、终端要求成本低廉的总线通信系统。

Description

一种采用FSK调制解调芯片实现的低成本载波通信模块
技术领域
电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。 电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，在发送端通过载波方式将模拟或数字信号调制到电力线上，在接收端解调，实现设备间的通信。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。另外，对于现场总线系统，如果采用载波传输技术，可以节省两根信号线，降低系统布线成本。
背景技术
目前行业应用主要采用专用的电力载波芯片实现电力载波通信，专用芯片体积大，外围电路复杂，不利于小型化嵌入式集成，而且价格昂贵。在很多的应用环境中，电力载波芯片的成本价格占设备成本比例过高，甚至超过了设备成本，在这种情况下，对于规模巨大的监控网络，如消防报警系统、消防智能应急照明与疏散指示系统、智能家居系统等，监控点数量庞大，终端要求成本低廉，采用电力载波芯片带来的系统成本将大于布线施工成本，不如采用另外铺设通信线路或无线传输的方式实现设备间通信。电力载波芯片的价格昂贵限制了载波通信技术的实际应用，本发明采用通用的FSK调制解调芯片实现了电力载波芯片的所有功能，成本低，外围电路简单。采用带通滤波器电路有效抑制干扰，提高了抗干扰能力。采用耦合信号恢复和阻抗隔离技术增强了总线的带载能力，增加了总线的有效通信距离。
发明内容
模块由发送回路和接收回路两部分构成，如附图1所示。发送回路由电平转换单元、频率调制单元、驱动放大单元、发送耦合单元四部分构成，如附图1a所示；接收回路由接收耦合单元、阻抗隔离单元、带通滤波单元、频率解调单元、电平转换与波形整形单元五部分构成，如附图1b所示。
发送设备发送由码元0和1组成的数值序列、码元0对应0V电平，码元1对应5V电平，考虑到频率调制芯片的调制线性度，将0V和5V经过电平转换单元转换为1.5V和3.5V电平，其中0V转换成3.5V，5V转换为1.5V，这样可以保证需要调制的电平范围在频率调制芯片的幅频特性的线性范围内。经过转换后的1.5V~3.5V电压信号通过频率调制单元调制，输出对应的高频信号，1.5V对应频率Fmin，3.5V对应频率Fmax，调制输出的高频信号经过驱动放大单元放大后驱动耦合单元将调制好的高频信号耦合到电力线上传播到远端。
接收回路通过接收耦合单元耦合远端发送的高频信号，高频经过长距离的衰减，信号强度会变弱，经过阻抗隔离单元可以恢复高频信号，恢复的高频信号通过中心频率Fo=(Fmin+Fmax)/2,带宽大于Fmax-Fmin的宽带带通滤波器，滤波后得到发送端发送的高频信号Fmin和Fmax，再送入频率解调单元解调出1.5V~3.5V的电平信号，为提高抗干扰能力，带通滤波器也可以设计成中心频率Fo=Fmax，带宽小于（Fmax-Fmin)/2的窄带带通滤波器，只恢复高频信号Fmax，送入频率解调单元解调出0V~3.5V的电平信号。解调出的1.5~3.5V电平信号或0~3.5V电平信号经过电平转换和波形整形单元后输出代表码元0和1的0~5V的电平信号，这样接收端的单片机就能接收到来自发送端发送的数据。
附图说明
图 1 是FSK调制解调收发回路功能方框图。
图 2 是隔离耦合型载波通信模块电路原理图。
图 3 是直流电源线载波通信模块电路原理图。
图 4 是电平转换波形图。
图 5 是FSK调制信号波形图。
图 6 是FSK信号耦合到220V交流电力线上的信号波形图。
图 7 是采用零点发送的FSK信号耦合到220V交流电力线上的信号波形图。
图 8 是隔离耦合接收端恢复信号和滤波输出信号波形图。
图 9 是窄带滤波电路频率衰减特性图。
图10 是耦合到直流电源线上的FSK信号波形图。
图11 是接收端从直流电源线上取样恢复的FSK信号波形图。

Claims (1)

1.本发明可以广泛应用于现场总线通信系统中，在现场总线系统中，通信模块的成本、带载能力会直接影响系统成本；对于终端数量特别多的系统，如消防报警系统、消防智能应急照明与疏散指示系统、智能家居系统等，用户一般对系统成本非常敏感；本发明模块提供了一种廉价的载波通信模块，可以有效降低系统建设成本，特别是模块电路中的接收耦合、阻抗隔离单元能够有效增强总线带载数量，增加总线的有效通信距离。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102355283A (zh) * 2011-09-23 2012-02-15 青岛鼎信通讯有限公司 一种适用于低压电力线载波通信的专用集成电路芯片
JP2013046373A (ja) * 2011-08-26 2013-03-04 Mitsubishi Electric Corp 通信システムおよび受信機

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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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