CN107947832B - 一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备及方法，所述设备包括：耦合采样电路、微功率平板天线、第一至第五控制开关、第一和第二同轴接口，所述耦合采样电路包括窄带耦合采样及保护电路和宽带耦合采样及保护电路。本发明能够实现电力线窄带载波信号、电力线宽带载波信号和微功率无线信号三种信号切换输出或输入并互不干扰；支持电力线载波信号和微功率无线信号融合输出；支持电力线载波信号侦听和微功率无线信号侦听，支持网络数据收发。
Description
技术领域
本发明涉及电力线载波和微功率无线信号控制与侦听技术领域，具体涉及一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备及方法。
背景技术
目前，电力线载波和微功率无线信号控制及侦听技术功能简单单一，存在多方面的缺陷以致于不能满足需求，例如，不能支持宽带载波和窄带载波信号切换控制，不支持电力线载波信号和微功率无线信号的切换控制，电力线载波信号及微功率无线信号侦听不支持网络透传及收发控制，也不支持电力线载波信号和微功率无线信号的融合汇集。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备及方法，用以解决现有电力线载波和微功率无线信号的控制与侦听不能支持宽带载波和窄带载波信号切换控制以及电力线载波信号和微功率无线信号的切换控制等问题。
为实现上述目的，本发明提供一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，所述设备包括：耦合采样电路、微功率平板天线、第一至第五控制开关、第一和第二同轴接口，所述耦合采样电路包括窄带耦合采样及保护电路和宽带耦合采样及保护电路，所述窄带耦合采样及保护电路和所述宽带耦合采样及保护电路分别连接至电力线，所述窄带耦合采样及保护电路和所述宽带耦合采样及保护电路分别依次经由第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关连接至第一同轴接口，所述窄带耦合采样及保护电路和所述宽带耦合采样及保护电路分别依次经由第一控制开关、第二控制开关和第五控制开关连接至第二同轴接口，所述微功率平板天线依次经由第四控制开关和第三控制开关连接至第一同轴接口，所述微功率平板天线依次经由第四控制开关和第五控制开关连接至第二同轴接口，微功率平板天线在经由第四控制开关后连接至第二同轴接口之前的连接线路与窄带耦合采样及保护电路或宽带耦合采样及保护电路在经由第二控制开关后连接至第二同轴接口之前的连接线路汇集并在汇集位置设置有超宽带功分器。
进一步地，所述窄带耦合采样及保护电路收发的电力线窄带载波信号在500kHz以下，所述宽带耦合采样及保护电路收发的电力线宽带载波信号在2MHz-30MHz区间。
进一步地，所述耦合采样电路的电力线信号传输路径互通连接有载波收发单元，所述载波收发单元与所述耦合采样电路共用L、N电力线，所述载波收发单元经由网络交换机芯片连接至网口，所述载波收发单元收发的电力线载波信号在2MHz-30MHz区间。
进一步地，所述载波收发单元的电力线信号传输路径分别与窄带耦合采样及保护电路的电力线信号传输路径和宽带耦合采样及保护电路的电力线信号传输路径分别互通并无方向选择差别，所述载波收发单元与窄带耦合采样及保护电路或宽带耦合采样及保护电路共用L、N电力线。
进一步地，所述载波收发单元连接至CPU，所述CPU经由网络交换机芯片连接至网口，所述CPU对外设置有按键及串口或SPI。
进一步地，所述网络交换机芯片连接有微功率无线收发单元，所述微功率无线收发单元内置弹簧天线，所述弹簧天线与微功率平板天线频段一致，所述微功率无线收发单元收发的微功率无线信号频段与微功率平板天线收发的微功率无线信号频段在470MHz-510MHz区间内保持一致。
进一步地，所述微功率无线收发单元连接至CPU，所述CPU经由网络交换机芯片连接至网口，所述CPU对外设置有按键及串口或SPI。
进一步地，所述第五控制开关连接有第三同轴接口，所述第三同轴接口预留连接被监测设备。
进一步地，所述第一至第五控制开关均为单刀双掷射频开关。
本发明还公开了一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听方法，所述方法包括：电力线窄带载波信号、电力线宽带载波信号和经由微功率平板天线的微功率无线信号通过设置第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第四控制开关在第一同轴接口实现三选一输出或输入；电力线窄带载波信号、电力线宽带载波信号和经由微功率平板天线的微功率无线信号通过设置第一控制开关、第二控制开关、第四控制开关和第五控制开关在第二同轴接口实现电力线窄带载波信号和微功率无线信号融合输出或输入或电力线宽带载波信号和微功率无线信号融合输出或输入；电力线窄带载波信号和电力线宽带载波信号通过设置第一控制开关、第二控制开关和第五控制开关在第二同轴接口实现二选一输出或输入；预留连接被监测设备的第三同轴接口通过第五控制开关在第二同轴接口实现射频信号的输出或输入；载波收发单元与耦合采样电路通过设置第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关和第五控制开关选择第一同轴接口或者第二同轴接口进行电力线载波信号输出或输入，在电力线上传输的电力线载波信号按比例分配到载波收发单元和耦合采样电路，载波收发单元和耦合采样电路按比例发送电力线载波信号到电力线；微功率平板天线通过设置第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关选择第一同轴接口或者第二同轴接口进行微功率无线信号输出或输入，在同一空间的微功率无线信号同时被微功率无线收发单元和微功率平板天线接受，微功率无线收发单元发送的微功率无线信号被微功率平板天线和外部无线终端接受；及载波收发单元和微功率无线收发单元分别接收并解析电力线宽带载波信号和微功率无线信号，通过网口与外部通信分别实现电力线宽带载波信号和微功率无线信号输出或输入，在需要满足精准时隙要求时由CPU通过串口或者SPI控制电力线宽带载波信号和微功率无线信号传输，达到满足物理层、数据链路层、网络层、应用层协议标准要求。
本发明具有如下优点：
本发明能够实现电力线窄带载波信号、电力线宽带载波信号和微功率无线信号三种信号切换输出或输入并互不干扰；支持电力线载波信号和微功率无线信号融合输出；支持电力线载波信号侦听和微功率无线信号侦听，支持网络数据收发。
附图说明
图1为本发明的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备的结构示意图。
图2为本发明公开的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备的耦合采样电路的电路图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例公开的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备包括：耦合采样电路、微功率平板天线03、第一至第五控制开关K1、K2、K3、K4和K5、第一和第二同轴接口04和05，耦合采样电路包括窄带耦合采样及保护电路01和宽带耦合采样及保护电路02，窄带耦合采样及保护电路01和宽带耦合采样及保护电路02分别连接至电力线，第一至第五控制开关K1、K2、K3、K4和K5均为单刀双掷射频开关，窄带耦合采样及保护电路01和宽带耦合采样及保护电路02分别依次经由第一控制开关K1、第二控制开关K2和第三控制开关K3连接至第一同轴接口04，窄带耦合采样及保护电路01和宽带耦合采样及保护电路02分别依次经由第一控制开关K1、第二控制开关K2和第五控制开关K5连接至第二同轴接口05，微功率平板天线03依次经由第四控制开关K4和第三控制开关K3连接至第一同轴接口04，微功率平板天线03依次经由第四控制开关K4和第五控制开关K5连接至第二同轴接口05，微功率平板天线03在经由第四控制开关K4后连接至第二同轴接口05之前的连接线路与窄带耦合采样及保护电路01或宽带耦合采样及保护电路02在经由第二控制开关K2后连接至第二同轴接口05之前的连接线路汇集并在汇集位置设置有超宽带功分器T。
如上所述，窄带耦合采样及保护电路01收发的电力线窄带载波信号在500kHz以下，宽带耦合采样及保护电路02收发的电力线宽带载波信号在2MHz-30MHz区间。如图2所示，LN电力线连接外部220V AC电源供电，本实施例中的耦合采样电路将强电和弱电分离，RF射频收发器13通过耦合采样电路上的电感滤波器14耦合取样9KHz-30MHz电力线载波信号并将LN电力线阻抗转换成标准50欧姆阻抗。
微功率无线信号和电力线载波信号通过超宽带功分器T汇集，超宽带功分器T为采样电阻型功分器，支持0Hz-1GHz频段信号汇集；电力线载波信号在9KHz-30MHz区间，微功率无线信号频段在470MHz-510MHz，汇集信号的输出或输入的频段由前置的耦合采样电路和微功率平板天线03决定，可以覆盖当前用电信息采集行业本地通信使用的频段，可以实现双模信号(电力线载波信号+微功率无线信号)的混合输入和输出。
进一步地，耦合采样电路的电力线信号传输路径互通连接有载波收发单元07，载波收发单元07与耦合采样电路共用L、N电力线，也就是或，载波收发单元07的电力线信号传输路径分别与窄带耦合采样及保护电路01的电力线信号传输路径和宽带耦合采样及保护电路02的电力线信号传输路径分别互通并无方向选择差别，载波收发单元07与窄带耦合采样及保护电路01或宽带耦合采样及保护电路02共用L、N电力线。载波收发单元07经由网络交换机芯片09连接至网口10，载波收发单元07收发的电力线载波信号在2MHz-30MHz区间。
另外，网络交换机芯片09连接有微功率无线收发单元08，微功率无线收发单元08内置弹簧天线，弹簧天线与微功率平板天线03频段一致，微功率无线收发单元08收发的微功率无线信号频段与微功率平板天线03收发的微功率无线信号频段在470MHz-510MHz区间内保持一致。
更进一步地，载波收发单元07和微功率无线收发单元08分别连接至CPU 11，CPU11经由网络交换机芯片09连接至网口10，CPU 11对外设置有按键12及串口或SPI。
另外，第五控制开关K5还连接有第三同轴接口06，第三同轴接口06预留连接被监测设备。
如图1所示，本实施例中的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听方法包括：电力线窄带载波信号、电力线宽带载波信号和经由微功率平板天线03的微功率无线信号通过设置第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3和第四控制开关K4在第一同轴接口04实现三选一输出或输入；电力线窄带载波信号、电力线宽带载波信号和经由微功率平板天线03的微功率无线信号通过设置第一控制开关K1、第二控制开关K2、第四控制开关K4和第五控制开关K5在第二同轴接口05实现电力线窄带载波信号和微功率无线信号融合输出或输入或电力线宽带载波信号和微功率无线信号融合输出或输入；电力线窄带载波信号和电力线宽带载波信号通过设置第一控制开关K1、第二控制开关K2和第五控制开关K5在第二同轴接口05实现二选一输出或输入；预留连接被监测设备的第三同轴接口06通过第五控制开关K5在第二同轴接口05实现射频信号的输出或输入；载波收发单元07与耦合采样电路通过设置第一控制开关K1、第二控制开关K2、第三控制开关K3和第五控制开关K5选择第一同轴接口04或者第二同轴接口05进行电力线载波信号输出或输入，在电力线上传输的电力线载波信号按比例分配到载波收发单元07和耦合采样电路，载波收发单元07和耦合采样电路按比例发送电力线载波信号到电力线；微功率平板天线03通过设置第三控制开关K3、第四控制开关K4和第五控制开关K5选择第一同轴接口04或者第二同轴接口05进行微功率无线信号输出或输入，在同一空间的微功率无线信号同时被微功率无线收发单元08和微功率平板天线03接受，微功率无线收发单元08发送的微功率无线信号被微功率平板天线03和外部无线终端接受；及载波收发单元07和微功率无线收发单元08分别接收并解析电力线宽带载波信号和微功率无线信号，通过网口10与外部通信分别实现电力线宽带载波信号和微功率无线信号输出或输入，在需要满足精准时隙要求时由CPU 11通过串口或者SPI控制电力线宽带载波信号和微功率无线信号传输，达到满足物理层、数据链路层、网络层、应用层协议标准要求。
本发明实现了电力线窄带载波信号和电力线宽带载波信号可切换控制，投入切换由通过网口10连接的上位机控制或本地按键12控制。耦合采样电路有窄带耦合采样电路和宽带耦合采样电路，窄带耦合采样电路和宽带耦合采样电路自带保护电路，防止电力线载波信号过冲损耗后端精密设备。电力线载波信号及微功率无线信号可通过开关控制，可单独输出，也可通过超宽带功分器连接汇集输出。载波收发单元07和微功率无线收发单元08同时连接CPU 11和网络交换机芯片09，提供串口和网口两种连接方式，可以直接通过网络IP连接访问，也可通过CPU转串口访问、收发数据。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述设备包括：耦合采样电路、微功率平板天线、第一至第五控制开关、第一和第二同轴接口，所述耦合采样电路包括窄带耦合采样及保护电路和宽带耦合采样及保护电路，所述窄带耦合采样及保护电路和所述宽带耦合采样及保护电路分别连接至电力线，所述窄带耦合采样及保护电路和所述宽带耦合采样及保护电路分别依次经由第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关连接至第一同轴接口，所述窄带耦合采样及保护电路和所述宽带耦合采样及保护电路分别依次经由第一控制开关、第二控制开关和第五控制开关连接至第二同轴接口，所述微功率平板天线依次经由第四控制开关和第三控制开关连接至第一同轴接口，所述微功率平板天线依次经由第四控制开关和第五控制开关连接至第二同轴接口，所述微功率平板天线在经由第四控制开关后连接至第二同轴接口之前的连接线路与所述窄带耦合采样及保护电路或所述宽带耦合采样及保护电路在经由第二控制开关后连接至第二同轴接口之前的连接线路汇集并在汇集位置设置有超宽带功分器。
2.根据权利要求1所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述窄带耦合采样及保护电路收发的电力线窄带载波信号在500kHz以下，所述宽带耦合采样及保护电路收发的电力线宽带载波信号在2MHz-30MHz区间。
3.根据权利要求1所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述耦合采样电路的电力线信号传输路径互通连接有载波收发单元，所述载波收发单元与所述耦合采样电路共用L、N电力线，所述载波收发单元经由网络交换机芯片连接至网口，所述载波收发单元收发的电力线载波信号在2MHz-30MHz区间。
4.根据权利要求3所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述载波收发单元的电力线信号传输路径分别与窄带耦合采样及保护电路的电力线信号传输路径和宽带耦合采样及保护电路的电力线信号传输路径分别互通并无方向选择差别，所述载波收发单元与窄带耦合采样及保护电路或宽带耦合采样及保护电路共用L、N电力线。
5.根据权利要求4所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述载波收发单元连接至CPU，所述CPU经由网络交换机芯片连接至网口，所述CPU对外设置有按键及串口。
6.根据权利要求3所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述网络交换机芯片连接有微功率无线收发单元，所述微功率无线收发单元内置弹簧天线，所述弹簧天线与微功率平板天线频段一致，所述微功率无线收发单元收发的微功率无线信号频段与微功率平板天线收发的微功率无线信号频段在470MHz-510MHz区间内保持一致。
7.根据权利要求6所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述微功率无线收发单元连接至CPU，所述CPU经由网络交换机芯片连接至网口，所述CPU对外设置有按键及串口。
8.根据权利要求1所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述第五控制开关连接有第三同轴接口，所述第三同轴接口预留连接被监测设备。
9.根据权利要求1所述的一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听设备，其特征在于，所述第一至第五控制开关均为单刀双掷射频开关。
10.一种电力线载波和微功率无线信号控制与侦听方法，其特征在于，所述方法包括：
电力线窄带载波信号和电力线宽带载波信号分别通过设置的第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关连接至第一同轴接口以及经由微功率平板天线的微功率无线信号通过设置的第四控制开关和第三控制开关连接至第一同轴接口，在第一同轴接口实现三选一输出或输入；
电力线窄带载波信号和电力线宽带载波信号分别通过设置的第一控制开关、第二控制开关和第五控制开关连接至第二同轴接口以及经由微功率平板天线的微功率无线信号通过设置的第四控制开关和第五控制开关连接至第二同轴接口，在第二同轴接口实现电力线窄带载波信号和微功率无线信号融合输出或输入或电力线宽带载波信号和微功率无线信号融合输出或输入；
预留连接被监测设备的第三同轴接口通过第五控制开关在第三同轴接口实现射频信号的输出或输入；
载波收发单元与耦合采样电路通过设置的第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关选择第一同轴接口或者第一控制开关、第二控制开关和第五控制开关选择第二同轴接口进行电力线载波信号输出或输入，在电力线上传输的电力线载波信号按比例分配到载波收发单元和耦合采样电路，载波收发单元和耦合采样电路按比例发送电力线载波信号到电力线；
微功率平板天线通过设置第四控制开关和第三控制开关选择第一同轴接口或者第四控制开关和第五控制开关选择第二同轴接口进行微功率无线信号输出或输入，在同一空间的微功率无线信号同时被微功率无线收发单元和微功率平板天线接受，微功率无线收发单元发送的微功率无线信号被微功率平板天线和外部无线终端接受；及
载波收发单元接收并解析电力线宽带载波信号，微功率无线收发单元接收并解析微功率无线信号，载波收发单元和微功率无线收发单元通过网口与外部通信分别实现电力线宽带载波信号和微功率无线信号输出或输入，在需要满足精准时隙要求时由CPU通过串口控制电力线宽带载波信号和微功率无线信号传输，达到满足物理层、数据链路层、网络层、应用层协议标准要求。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518000 10-storey South China Power Building, Shennan Middle Road, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: China Gridcom Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 518000 10-storey South China Power Building, Shennan Middle Road, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: China Gridcom Co., Ltd. Applicant before: State Grid Corporation of China |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190416 Address after: 518000 10-storey South China Power Building, Shennan Middle Road, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: China Gridcom Co., Ltd. Applicant after: STATE GRID INFORMATION & TELECOMMUNICATION GROUP CO., LTD. Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: State Grid Fuzhou Power Bureau Fujian Electric Power Co., Ltd. Address before: 518000 10-storey South China Power Building, Shennan Middle Road, Futian District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: China Gridcom Co., Ltd. Applicant before: State Grid Corporation of China |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |