CN106301476B - 一种载波信号耦合电路以及载波模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载波信号耦合电路，包括，高频信号采集单元，耦接于交流电缆，用于从交流电缆上采集高频载波信号,并向后级电路发送该高频载波信号；高频信号加载单元，作为该后级电路耦接于高频信号采集单元，用于接收该高频载波信号；所述高频信号加载单元，还耦接于直流电缆，用于将该高频载波信号加载至直流电缆上；其中，所述高频信号加载单元包括交流信号隔离单元，所述交流信号隔离单元耦接于直流电缆，用于将该直流电缆所在直流回路中的直流源与该高频载波信号隔离。本发明还公开了一种载波模块，可直接接在交流电缆和直流电缆之间，操作方便。

Description

一种载波信号耦合电路以及载波模块
技术领域
本发明涉及载波技术领域，特别涉及一种载波信号耦合电路以及载波模块。
背景技术
电力载波通讯（Power line Communication）是电力系统中特有的通信方式，电力载波通讯是利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。其最大特点莫过于不需要重新架设网络，只要有电力线，就能进行数据传输，因此逐步成为智能家居中数据传输的最佳解决方案之一。
当下，对路灯的远程监控，正是基于电力线与各路灯间的连接关系利用电力载波通讯技术使各路灯形成智能照明系统。该系统可实现在数公里范围内对路灯进行控制，并且加入自动路由功能，使监控范围成倍扩大；该系统还可实现单灯状态检测，诸如对电压、电流、开关、温度的检测，并自动对单灯检测状态、故障状态上报；例如现有公开号为CN102196636A的专利文献就公开了这么一种LED路灯集中控制电路，就可实现上述提及的功能，另外，在不依赖于其他通讯方式的情况下，实现物联网应用。
不论是普通照明系统，还是智能照明系统，都以直流供电方式为主；即，在配电箱内，直接将交流三相电压转换为直流电压，输出范围为100～500V的直流电压供各种路灯使用，置于路灯内的电源也是采用DC/DC的恒流源方案来进行设计，此类方案将电源的故障点转移到配电箱中的AC/DC装换模块，提高整个电路的可维修性，减小灯具的维护成本。
但是，传统的电力载波通讯电路,需要以交流过零点作为信号起始触发标志，只有在交流过零点瞬间，才会将高频信号加载到交流50Hz或者60Hz的波形上去，所以在直流供电的情况下，是无法将电力载波信号直接加载到直流电压上的，因此，传统的电力载波通讯方式不适用于当下的普通照明系统或智能照明系统。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种载波信号耦合电路，利用该电路可将交流电缆中高频载波信号传输到直流电缆中，使辅电力载波控制电路可从直流电缆中提取高频载波信号。
本发明的第二目的在于提供一种载波模块，利用上述的载波方法、载波信号耦合电路可将载波模块制造出，使其成为一个单独的功能模块，可直接接在交流电缆和直流电缆之间，操作方便。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的。
本发明提供了一种载波信号耦合电路，包括，
高频信号采集单元，耦接于交流电缆，用于从交流电缆上采集高频载波信号,并向后级电路发送该高频载波信号；
高频信号加载单元，作为该后级电路耦接于高频信号采集单元，用于接收该高频载波信号；所述高频信号加载单元，还耦接于直流电缆，用于将该高频载波信号加载至直流电缆上；
其中，所述高频信号加载单元包括交流信号隔离单元，所述交流信号隔离单元耦接于直流电缆，用于将该直流电缆所在直流回路中的直流源与该高频载波信号隔离。
可选的：所述高频信号采集单元包括第一电容和第一耦合线圈；所述第一电容的一端与第一耦合线圈的一端耦接，所述第一电容的另一端与所述第一耦合线圈的另一端分别耦接于该交流电缆；
所述高频信号加载单元还包括第二电容和第二耦合线圈，所述第二电容的一端与第二耦合线圈的一端耦接，所述第二电容的另一端耦接于该直流电缆，所述第二耦合线圈的另一端耦接于所述交流信号隔离单元。
可选的：所述第一耦合线圈和第二耦合线圈的匝数比均为1：1。
可选的：所述第一耦合线圈和第二耦合线圈的绕组均由三重绝缘线绕制而成。
可选的：所述交流信号隔离单元为电感，所述电感耦接于直流电缆。
相应地，本发明还提供了一种载波模块，包括上述的载波信号耦合电路。
可选的：所述载波信号耦合电路中高频信号加载单元中的第一耦合线圈和第二耦合线圈的匝数比均为1：1。
可选的：所述载波信号耦合电路中高频信号加载单元中的第一耦合线圈和第二耦合线圈的绕组均由三重绝缘线绕制而成。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的载波信号耦合电路，利用高频信号采集单元可从交流电缆中将高频信号提取出来，利用高频加载信号一方面可接收由高频信号采集单元提取出来的高频信号，另一方面可将该高频信号加载至直流电缆中；其中交流信号隔离单元隔离了高频信号，防止高频信号被直流回路中直流源吸收。
本发明提供的载波模块包括载波信号耦合电路，其可利用载波信号耦合电路解决载波信号无法直接加载至直流电缆中的问题。
附图说明
图1是实施例一中载波信号耦合电路原理图；
图2是实施例二中载波线路原理图；
图3是实施例三中载波模块原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，一种载波信号耦合电路，包括第一电容C2、第一耦合线圈T2、第二电容C3、第二耦合线圈T3、电感L1，其中第一耦合线圈T2、第二耦合线圈T3均为变压器，具有初级和次级。
该载波信号耦合电路中，第一耦合线圈T2次级与第二耦合线圈T3次级耦合；第一耦合线圈T2初级一端与第一电容C2一端连接，第一耦合线圈T2初级另一端、第一电容C2另一端分别用于与火线、零线连接；第二耦合线圈T3初级一端与第二电容C3一端连接，第二电容C3另一端与电感L1一端连接，第二耦合线圈T3初级另一端、电感L1另一端分别用于与直流源的负极、正极连接。
该载波信号耦合电路中，第一电容C2、第一耦合线圈T2构成高频信号采集单元300，用于在交流电缆中采集高频信号；第二电容C3、第二耦合线圈T3和电感L1构成高频信号加载单元400，用于将高频信号加载至直流电缆中，且防止高频信号被直流源吸收。
该载波信号耦合电路中，高频信号采集单元300还可以是其他高频采样电路，如以比较器为主要器件的采样电路;高频信号加载单元400的原理与高频信号采集单元300类似，也可以是其他高频采样电路;交流信号隔离单元500可以是高通滤波器或其他隔交流器件。
参照图2，一种载波线路，用于将交流电缆上的载波信号加载到直流电缆上，以供辅电力载波控制电路200采集，或，用于将直流电缆上的载波信号加载到交流电缆上，以供主电力载波控制电路100采集。
该载波线路中，包括上述的载波信号耦合电路，载波信号耦合电路中高频信号采集单元300两端通过耦合线圈T1和耦合电容C1与主电力载波控制电路100耦合，另外载波信号耦合电路中高频信号采集单元300两端还与交流供电回路两端连接；载波信号耦合电路中高频信号加载单元400两端通过耦合线圈T4和耦合电容C4与辅电力载波控制电路200耦合，另外载波信号耦合电路中高频信号加载单元400两端还与直流供电回路两端连接。
该载波线路中，由于存在交流供电回路，可提供过零触发信号，使主电力载波控制电路100将载波信号加载至交流电缆中，首先通过第一耦合线圈T2一级耦合，从交流电缆中将高频载波信号提取出来并向第二耦合线圈T3传送；其次高频载波信号是无法直接加载到直流电缆中，需要第二耦合线圈T3二级耦合，将高频载波信号加载至直流电缆中，在此过程中，利用电感L1隔离高频载波信号，防止高频载波信号被直流回路中直流源吸收；最后辅电力载波控制电路200将高频载波信号从直流电缆中提取出来，用于控制诸如照明系统中路灯、监控系统中摄像头等。
该载波线路中，关于终端设备（路灯、摄像头）的状态信息，如实时电压信息、实时电流信息、开关状态信息、温度信息，也可通过辅电力载波控制电路200以载波形式向主电力载波控制电路100传递。其传递过程为上述高频载波信号传递的逆过程，此处不再赘述。主电力载波控制电路100获得终端设备的状态信息，可实现远程监控。
该载波线路中，耦合线圈T1～T4的匝数比均为1:1，使整条线路中耦合比均为1，可在传输过程中保持高频载波信号的完整性，使高频载波信号不衰减；其中耦合线圈T3、T4的绕组均由三重绝缘线绕制而成，所以初、次级绕组将会有5kV的隔离耐压，所以将交流电缆与直流电缆经过了两个变压器进行了隔离，隔离耐压可达到5kV甚至更高。
参照图3，一种载波模块，具有两个交流接线端和两个直流接线端。内部集成有构成高频信号采集单元300的第一电容C2和第一耦合线圈T2、构成高频信号加载单元400的第二电容C3、第二耦合线圈T3和电感L1。
该载波模块中，第一耦合线圈T2次级与第二耦合线圈T3次级耦合；第一耦合线圈T2初级一端与第一电容C2一端连接，第一耦合线圈T2初级另一端、第一电容C2另一端分别为形成于外部的两个交流接线端，用于接入交流电缆；第二耦合线圈T3初级一端与第二电容C3一端连接，第二电容C3另一端与电感L1一端连接，第二耦合线圈T3初级另一端、电感L1另一端分别为形成于外部的两个直流接线端，用于接入直流电缆；其中，第一、第二耦合线圈L2、L3的匝数比均为1：1，且第一、第二耦合线圈L2、L3的绕组均由三重绝缘线绕制而成。该载波模块具有模块化构造，具有较好的易用性，利于技术推广与普及；且该载波模块可解决现有技术中载波信号无法直接加载至直流电缆中的问题，使高频载波信号在传输过程中不衰减，并且具有极好的隔离耐压性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种载波信号耦合电路，其特征在于，包括，
高频信号采集单元，耦接于交流电缆，用于从交流电缆上采集高频载波信号，并向后级电路发送该高频载波信号；
高频信号加载单元，作为该后级电路耦接于高频信号采集单元，用于接收该高频载波信号；所述高频信号加载单元，还耦接于直流电缆，用于将该高频载波信号加载至直流电缆上；
其中，所述高频信号加载单元包括交流信号隔离单元，所述交流信号隔离单元耦接于直流电缆，用于将该直流电缆所在直流回路中的直流源与该高频载波信号隔离；
所述高频信号采集单元包括第一电容和第一耦合线圈；所述第一电容的一端与第一耦合线圈的一端相接，所述第一电容的另一端与所述第一耦合线圈的另一端分别耦接于该交流电缆；
所述高频信号加载单元还包括第二电容和第二耦合线圈，所述第二电容的一端与第二耦合线圈的一端耦接，所述第二电容的另一端耦接于该直流电缆，所述第二耦合线圈的另一端耦接于所述交流信号隔离单元。
2.根据权利要求1所述的载波信号耦合电路，其特征在于，所述第一耦合线圈和第二耦合线圆的匝数比均为1:1。
3.根据权利要求1所述的载波信号耦合电路，其特征在于，所述第一耦合线圈和第二耦合线圈的绕组均由三重绝缘线绕制而成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的载波信号耦合电路，其特征在于，所述交流信号隔离单元为电感，所述电感耦接于直流电缆。
5.一种载波模块，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的载波信号耦合电路。
6.根据权利要求5所述的载波模块，其特征在于，所述载波信号耦合电路中高频信号加载单元中的第一耦合线圈和第二耦合线圈的匝数比均为1:1。
7.根据权利要求5所述的载波模块，其特征在于，所述载波信号耦合电路中高频信号加载单元中的第一耦合线圈和第二耦合线圈的绕组均由三重绝缘线绕制而成。
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