CN106788604A - 一种ofdm模式调制的中压窄带电力线载波通信电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、载波放大电路、载波接收电路、限流保护电路、DC‑DC电源电路，所述载波控制电路由SSC1653芯片及外围构成；所述芯片内部集成32位ARM Cortex‑M0核与DBPSK/DQPSK/D8PSK调制解调收发器；所述芯片包括硬件看门口、3个16位增强型定时器/计数器。本发明利用10kV中压电力线进行载波通信时要满足高数据传输速率和远距离传输的需求，设计了一种以10kV中压配电网作为高速数据传输介质，能够对0～1MHz范围内的窄带载波信号进行功率放大、通信速率高、传输距离远、通信性能好、电路结构简单、成本低的中压窄带电力线载波通信电路。

Description

一种OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路

技术领域

本发明涉及一种OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，属于载波通信技术领域。

背景技术

中压电力线网络结构简单，相对于低压线路，其距离衰减特性好，噪声干扰较小，但是与低压配电网类似，中压配电网结构也复杂多变，主要表现在沿线跨接配变比较多、线路分支线多、多径效应突出等现象。供电系统电力线路的主要任务是为几十Hz的低频传输设计的，要在这种线路上传输高频信号并进行应用，信道噪声干扰、阻抗特性及接电线时的高频信号泄露等问题均会影响电力线载波信号的传输质量。这就要求电力线载波相关接入设备和调制方式具有先进性和硬件技术实现的可靠性。因此，窄带PLC的中压耦合接入设备要适应我国中压电网的拓扑结构及相关特性，同时，用于中压配电网的载波通信能够具有高可靠性与稳定性，能够有效地抑制噪声干扰，并具备抵抗衰减性、多径效应等能力。现有多种形式的用于中压电力线载波通信的电路，大多存在通信速率低、通信距离短、电路结构复杂、成本高等问题；

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明提供一种基于OFDM模式调试的中压窄带电力线载波通信电路，利用10kV中压电力线进行载波通信时要满足高数据传输速率和远距离传输的需求，设计一种以10kV中压配电网作为高速数据传输介质，能够对0～1MHz范围内的窄带载波信号进行功率放大、通信速率高、传输距离远、通信性能好、电路结构简单、成本低的中压窄带电力线载波通信电路。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、载波放大电路、载波接收电路、限流保护电路、DC-DC电源电路，所述载波控制电路由SSC1653芯片及外围构成；所述芯片内部集成32位ARM Cortex-M0核与DBPSK/DQPSK/D8PSK调制解调收发器；所述芯片包括硬件看门口、3个16位增强型定时器/计数器，4个32位增强型定时器/计数器，UART高速异步接收发送器模块，SPI同步接收发送器模块，AES加密模块，20K×8位的数据存储器SRAM，128K×8位的程序存储器；所述的载波控制电路与载波放大电路和接收接收电路连接，所述载波放大电路连接有限流保护电路；所述载波放大电路连接有开关使能电路；所述通信电路还包括给通信电路通电的DC-DC电源电路。

进一步地，所述载波控制电路连接MK12DX256VLK5路由芯片。

进一步地，载波放大电路包括三级放大电路，其中，第一级载波放大电路接载波控制电路，第二级载波放大电路连接与第一级和第三级之间，第三级载波放大电路连接耦合电路，第一级载波放大电路、第二级载波放大电路、第三级载波放大电路串联连接。

进一步地，载波放大电路包括三级放大电路，第一级由三极管组成的载波电压放大电路，第二级为偏置电路，第三级由达林顿射极跟随器电路组成的载波电流放大电路。

进一步地，载波放大电路使用±12V电压供电，并带有使能开关电路。

进一步地，接收电路包括两级滤波电路，其中第一级滤波电路连接耦合电路；第二级滤波电路连接载波控制电路；第二级滤波电路输出端并联有钳位电路。

进一步地，接收载波电路由2阶巴特沃斯滤波器组成。

进一步地，所述限流保护电路串联在12V供电电源与载波发送电路供电电源之间。

进一步地，所述的DC-DC电源电路为3.3V供电电源。

该发明的有益效果在于：本发明利用10kV中压电力线进行载波通信时要满足高数据传输速率和远距离传输的需求，设计了一种以10kV中压配电网作为高速数据传输介质，能够对0～1MHz范围内的窄带载波信号进行功率放大、通信速率高、传输距离远、通信性能好、电路结构简单、成本低的中压窄带电力线载波通信电路。

附图说明

图1是本发明实施例中OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信框架图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

如图1所示的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、载波放大电路、载波接收电路、限流保护电路、DC-DC电源电路，所述载波控制电路由SSC1653芯片及外围构成；所述芯片内部集成32位ARM Cortex-M0核与DBPSK/DQPSK/D8PSK调制解调收发器；所述芯片包括硬件看门口、3个16位增强型定时器/计数器，4个32位增强型定时器/计数器，UART高速异步接收发送器模块，SPI同步接收发送器模块，AES加密模块，20K×8位的数据存储器SRAM，128K×8位的程序存储器；所述的载波控制电路与载波放大电路和接收接收电路连接，所述载波放大电路连接有限流保护电路；所述载波放大电路连接有开关使能电路；所述通信电路还包括给通信电路通电的DC-DC电源电路。

所述载波控制电路连接MK12DX256VLK5路由芯片。

载波放大电路包括三级放大电路，其中，第一级载波放大电路接载波控制电路，第二级载波放大电路连接与第一级和第三级之间，第三级载波放大电路连接耦合电路，第一级载波放大电路、第二级载波放大电路、第三级载波放大电路串联连接。

载波放大电路包括三级放大电路，第一级由三极管组成的载波电压放大电路，第二级为偏置电路，第三级由达林顿射极跟随器电路组成的载波电流放大电路。

载波放大电路使用±12V电压供电，并带有使能开关电路。

接收电路包括两级滤波电路，其中第一级滤波电路连接耦合电路；第二级滤波电路连接载波控制电路；第二级滤波电路输出端并联有钳位电路。

接收载波电路由2阶巴特沃斯滤波器组成。

所述限流保护电路串联在12V供电电源与载波发送电路供电电源之间。

所述的DC-DC电源电路为3.3V供电电源。

各部分功能说明如下：

a)载波芯片及存储部分：

载波芯片采用青岛东软自主研发的SSC1653窄带载波芯片，主要对数据进行调试和解调，实现中压载波信号的发送和接收；

b)DC-DC电源电路：

分别为本系统提供3.3V电源；

c)限流保护电路：

限流保护电路限制本系统发送电路的±12V电源的电流消耗，当超过限定值时将控制载波发送电路使能关闭，满足国网要求的功耗要求；

d)载波放大电路：

载波放大电路采用三极管分立器件搭建的两级放大电路，前级进行电压放大，后级进行电流放大，对SSC1653载波芯片OFDM调试输出的信号进行功率放大，提高载波通信的距离；

e)载波接收电路：

载波接收电路的作用一是滤除来自电力线上的杂波干扰，载波提高载波信号接收性能；二是将频带内的OFDM载波信号耦合到SSC1653窄带载波芯片内；

f)接口电路及指示灯：

接口电路提供供电电源和通信接口；指示灯指示本系统工作状态。

下面对这几部分分别说明：

载波芯片及存储部分：

本发明创造中，采用青岛东软第5代电力线载波通信芯片SSC1653，SSC1653是一款高集成度的电力线载波通信芯片，内部集成32位ARM Cortex-M0核与DBPSK/DQPSK/D8PSK调制解调收发器。Cortex-M0理器拥有32位处理器的高性能，又比8位、16位处理器有着更好的代码密度。芯片集成了众多片内外设，硬件看门狗，3个16位增强型定时器/计数器，4个32位增强型定时器/计数器，UART高速异步接收发送器模块，SPI同步接收发送器模块，AES加密模块，存储深度为20K×8位的数据存储器SRAM等。程序存储器存储深度为128K×8位。

限流保护电路：

限流保护电路作用是当工作电流大于设定值时，关断发送电路使能关闭；工作原理如下当超过400mA时，R30//R80两端电压超过0.7V时，三极管V11导通，通过R50、R51、R52、R54、C54的分压和延时，使V14三极管导通，强制将SSC_ON/OFF高电平拉低，实现关断发送电路使能，以达到限流保护的目的。

DC-DC电源电路：DC-DC电源电路，为本系统提供3.3V电源。

载波放大电路：

信号放大电路的功能是把从SSC1653载波芯片输出的模拟信号进行放大，并经过简单的滤波之后，由信号耦合电路耦合到电力线上，满足电力线传输的要求。

本发明中提到的载波放大电路使用三极管分立器件搭建的载波放大电路，共三部分电路组成，第一部分由三极管组成的载波电压放大电路，第二部分为偏置电路，第三部分由达林顿射极跟随器电路组成的载波电流放大电路。

本发明中提到的载波放大电路使用±12V电压供电，并带有使能开关电路。

由V1三极管和R1、R2、R4、R5、C2、组成的载波电压放大电路；由三极管V3和R7、R8、R9组成的偏置电路；由三极管V5、V6、V7、V8、V9、V10、和R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R24、R25、R26、组成的达林顿射极跟随器；VD1和VD2为钳位二极管。

接收滤波电路：

接收滤波电路用于滤除载波信号带外信号，提高接收信号的信噪比。R7、L3、C42、C39、C40、C31、L4、和C43共同组成两阶巴特沃斯滤波器，能够有效消除来自电力线上的带外干扰，VD6和VD7是一种倒置并联结构，利用二极管的正向导通电压特新来钳位这两个二极管所在出的电压，防止在输入到载波芯片的电压过高而损坏载波芯片。C43是耦合电容，起隔直通交的作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、载波放大电路、载波接收电路、限流保护电路、DC-DC电源电路，其特征在于：所述载波控制电路由SSC1653芯片及外围构成；所述芯片内部集成32位ARMCortex-M0核与DBPSK/DQPSK/D8PSK调制解调收发器；所述芯片包括硬件看门口、3个16位增强型定时器/计数器，4个32位增强型定时器/计数器，UART高速异步接收发送器模块，SPI同步接收发送器模块，AES加密模块，20K×8位的数据存储器SRAM，128K×8位的程序存储器；所述的载波控制电路与载波放大电路均和接收电路连接，所述载波放大电路连接有限流保护电路；所述载波放大电路连接有开关使能电路；所述通信电路还包括给通信电路通电的DC-DC电源电路。

2.根据权利要求1所述OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：所述载波控制电路连接MK12DX256VLK5路由芯片。

3.根据权利要求1所述的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：载波放大电路包括三级放大电路，其中，第一级载波放大电路接载波控制电路，第二级载波放大电路连接与第一级和第三级之间，第三级载波放大电路连接耦合电路，第一级载波放大电路、第二级载波放大电路、第三级载波放大电路串联连接。

4.根据权利要求3所述的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：载波放大电路包括三级放大电路，第一级由三极管组成的载波电压放大电路，第二级为偏置电路，第三级由达林顿射极跟随器电路组成的载波电流放大电路。

5.根据权利要求3所述的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：载波放大电路使用±12V电压供电，并带有使能开关电路。

6.根据权利要求1所述的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：接收电路包括两级滤波电路，其中第一级滤波电路连接耦合电路；第二级滤波电路连接载波控制电路；第二级滤波电路输出端并联有钳位电路。

7.根据权利要求6所述的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：接收载波电路由2阶巴特沃斯滤波器组成。

8.根据权利要求1所述的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：所述限流保护电路串联在12V供电电源与载波发送电路供电电源之间。

9.根据权利要求1所述的OFDM模式调制的中压窄带电力线载波通信电路，其特征在于：所述的DC-DC电源电路为3.3V供电电源。