CN109474308B - 一种信号解调系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种信号解调系统及方法，该系统包括：带通滤波器、比较器和低通滤波器，应用本发明实施例提供的系统能够在接收到电力载波信号中包含的待解调信号后，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号；按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号；按照预先设定的频率临界值对初始解调信号进行滤波，滤除初始解调信号中高于预定的频率临界值的信号，得到解调信号。应用本发明实施例提供的方案能够对电力载波信号进行解调得到解调信号。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种信号解调系统及方法。
背景技术
电力载波技术是电力系统中特有的通信方式，是指将模拟信号或数字信号加载到载波上得到载波信号，并将载波信号与供电电源进行耦合得到电力载波信号，然后利用现有电力线进行高速传输电力载波信号的技术。由于电力载波技术是利用电力线传输电力载波信息号的技术，所以不需要重新架设网络，只要有电力线，就能进行数据传输。电力载波技术在智能家居、远程抄表系统以及远程路灯监控系统中拥有广阔的应用前景。
接收端在接收到电力载波信号之后，则需要对电力载波信号进行解调从而得到传输的模拟信号或数字信号，因而本发明实施例提供了一种信号解调系统及方法用于对电力载波信号进行解调。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种信号解调系统及方法，以实现对电力载波信号进行解调。具体技术方案如下：
本发明实施的一方面提供了一种信号解调系统，所述系统包括：带通滤波器、比较器和低通滤波器，其中，
所述带通滤波器，用于接收电力载波信号中包含的待解调信号，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号，并向所述比较器发送滤波后的待解调信号；
所述比较器，用于接收所述带通滤波器发送的滤波后的待解调信号，按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号，并向所述低通滤波器发送所述初始解调信号；
所述低通滤波器，用于接收所述比较器发送的所述初始解调信号，按照预先设定的频率临界值对所述初始解调信号进行滤波，滤除所述初始解调信号中高于所述预定的频率临界值的信号，得到解调信号。
可选的，所述系统还包括：交流耦合器；其中，
所述交流耦合器，用于接收待解调信号，滤除所接收到的待解调信号中包含的低频交流电压或直流电压，向所述带通滤波器发送滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号；
所述带通滤波器，具体用于接收所述交流耦合器发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号，按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号。
可选的，所述系统还包括：阻抗匹配电路，
所述阻抗匹配电路，用于在接收到所述交流耦合器发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号后进行终端阻抗匹配，并将所接收到的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号发送至所述带通滤波器；
所述带通滤波器，具体用于接收所述阻抗匹配电路发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号，按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号。
可选的，所述系统还包括：电平维持电路；其中，
所述电平维持电路，用于接收所述低通滤波器发送的所述解调信号，在接收到所述解调信号后输出指示信号，并在预设时间内没有接收到新的解调信号后停止输出指示信号。
可选的，所述系统还包括：电感隔离器，
所述电感隔离器，用于接收所述电力载波信号中包含的供电电源，对所接收到的供电电源进行电感隔离，输出供电电压。
本发明实施的又一方面还提供了一种信号解调方法，所述方法包括：
接收电力载波信号中包含待解调信号；
按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号；
按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号；
按照预先设定的频率临界值对所述初始解调信号进行滤波，滤除所述初始解调信号中高于所述预定的频率临界值的信号，得到解调信号。
可选的，所述按照预先设定的频段对接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号的步骤之前，还包括：
滤除所述待解调信号中包含的低频交流电压或直流电压；
相应地，所述按照预先设定的频段对接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号的步骤，包括：
按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号。
可选的，所述按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号的步骤之前，还包括：
根据用于传输所述待解调信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配。
可选的，在所述按照预先设定的频率临界值对所述初始解调信号进行滤波，滤除所述初始解调信号中高于所述预定的频率临界值的信号，得到解调信号的步骤之后，还包括：
输出指示信号，并在预设时间内没有得到新的解调信号后停止输出指示信号。
可选的，所述方法还包括：
接收所述电力载波信号中包含的供电电源；
对所接收到的供电电源进行电感隔离，输出供电电压。
本发明实施例提供的一种信号解调系统及方法，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号；按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号；按照预先设定的频率临界值对初始解调信号进行滤波，滤除初始解调信号中高于预定的频率临界值的信号，从而得到解调信号。由于现有技术中用于解调电力载波信号中包含的待解调信号的数字解调电路通常使用二极管进行半波或者全波整流后再送比较器进行比较得到解调信号，而本申请中的比较器利用预先设定的第一电压值和第二电压值直接进行信号解调可以省掉全波整流必须的变压器及二极管整流电路，降低电路的复杂程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种信号解调系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的电平维持电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种信号解调系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的波形示意图；
图5为本发明实施例提供的一种信号解调方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，示出了本发明实施例提供的一种信号解调系统的结构示意图，该系统包括：带通滤波器100、比较器110和低通滤波器120，其中，
带通滤波器100，用于接收电力载波信号中包含的待解调信号，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号，并向比较器110发送滤波后的待解调信号。
预先设定的频段可以根据载波频率及需要得到的解调信号的带宽设定，具体的，预先设定的带通频段低频可以为载波频率减去两倍解调信号带宽，高频可以为载波频率加上两倍解调信号带宽。
比较器110，用于接收带通滤波器100发送的滤波后的待解调信号，按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号，并向低通滤波器120发送初始解调信号。
第一电压和第二电压可以分别对应比较器110的高阈值电压和低阈值电压，相应，在按照第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调的过程中，滤波后的待解调信号的电压值在低于第二电压或高于第一电压时，比较器110输出高电平，滤波后的待解调信号的电压值低于第一电压且高于第二电压时，比较器110输出低电平；或者比较器110输出低电平，滤波后的待解调信号的电压值低于第一电压且高于第二电压时，比较器110输出高电平。一种实现方式中，在Udc表示待解调信号直流电压，Uac表示待解调信号交流电压的情况下，第一电压可以为Udc+Uac/2，第二电压可以为Udc-Uac/2。
低通滤波器120，用于接收比较器110发送的初始解调信号，按照预先设定的频率临界值对初始解调信号进行滤波，滤除初始解调信号中高于预定的频率临界值的信号，得到解调信号。
预先设定的频率临界值可以根据待解调信号载波频率设定，具体的，预先设定的频率临界值可以为载波频率值。
本发明实施例一种实现方式中，为了提高最终得到的解调信号的准确性，上述系统还可以包括：交流耦合器；其中，
交流耦合器，可以用瓷片电容实现，用于接收待解调信号，滤除所接收到的待解调信号中包含的低频交流电压或直流电压，向带通滤波器100发送滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号。
相应地，带通滤波器100，具体用于接收交流耦合器发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号，按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号。
本发明实施例一种实现方式中，为了提升待解调信号的传输效益，上述系统还包括：阻抗匹配电路，
阻抗匹配电路，根据传输线路阻抗特性，使用阻容电路来实现，用于在接收到交流耦合器发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号后进行阻抗匹配，并将所接收到的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号发送至带通滤波器100；
一种实现方式中，进行阻抗匹配的过程中，可以根据用于传输待解调信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配，也就是匹配的阻抗与传输待解调信号的线路的阻抗的差值在一定的数值范围内。
相应地，带通滤波器100，具体用于接收阻抗匹配电路发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号，按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号。
本发明实施例一种实现方式中，上述系统还包括：电平维持电路，如图2所示，示出了本发明实施例提供的两种电平维持电路的结构示意图，高有效输入电平维持电路A和低有效输入电平维持电路B利用二极管D1，电阻R1，电容C1实现电平维持，具体的：
高有效输入电平维持电路A的实现是利用二级管D1对电容C1的快速充电，电阻R1对电容C1慢速放电来实现保持信号输出在高电平功能；
低有效输入电平维持电路B的实现是利用二级管D1对电容C1的快速放电，电阻R1对电容C1慢速充电来实现保持信号输出在低电平功能。
电平维持电路，用于接收低通滤波器120发送的解调信号，在接收到解调信号后输出指示信号，并在预设时间内没有接收到新的解调信号后停止输出指示信号。
通过电平维持电路能够进行确认总线是否正在传输待解调信号，从而保证待解调信号的连续传输。
本发明实施例一种实现方式中，为获取传输线上电源的同时不影响到载波通讯，上述系统还包括：电感隔离器，
电感隔离器，用于接收电力载波信号中包含的供电电源，对所接收到的供电电源进行电感隔离，输出供电电压。
由于电力载波信号是在电力线上传播的，电力线上包含高频载波信号及低频或者直流的电源信号，因此，通过电感隔离器来隔离高频载波信号，使得在实现从电力线上获取电源的同时不影响到载波信号通讯。
应用本发明实施例提供的系统能够在接收到待解调信号后，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号；按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号；按照预先设定的频率临界值对初始解调信号进行滤波，滤除初始解调信号中高于预定的频率临界值的信号，从而得到解调信号。
以下以一具体实施例对本发明实施例提供的信号解调系统进行说明，参见图3为本发明实施例提供的另一种信号解调系统的结构示意图；相应地，图4为本发明实施例提供的波形示意图；
电力载波信号包含的供电电源部分经电感隔离器260进行电感隔离后输出供电电压；
电力载波信号包含的待解调信号部分经交流耦合器230滤除待解调信号中的低频交流电压或直流电压后发送给阻抗匹配电路240，阻抗匹配电路240接收到滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号后进行终端阻抗匹配，然后将滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号发送给带通滤波器200；
带通滤波器200在接收到滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号后，按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号，然后将滤波后的待解调信号发送给比较器210，如图4中波形A所示为滤波后的待解调信号的波形图；
比较器210在接收到滤波后的待解调信号后，按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号，并向低通滤波器220发送初始解调信号，如图4中波形B所示为比较器210输出的初始解调信号的波形。
低通滤波器220在接收到初始解调信号之后，按照预先设定的频率临界值对初始解调信号进行滤波，滤除初始解调信号中高于预定的频率临界值的信号，得到解调信号，并将得到的解调信号发送给电平维持电路250，如图4中波形C所示为低通滤波器220输出的解调信号的波形；
电平维持电路250在接收到解调信号后输出指示信号，并在预设时间内没有接收到新的解调信号后停止输出指示信号。
参见图5，示出了本发明实施例提供的一种信号解调方法的流程示意图，该方法包括：
S400，接收电力载波信号中包含的待解调信号；
S410，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号；
S420，按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号；
S430，按照预先设定的频率临界值对初始解调信号进行滤波，滤除初始解调信号中高于预定的频率临界值的信号，得到解调信号。
本发明实施例一种实现方式中，S410之前，还包括：
滤除所述待解调信号中包含的低频交流电压或直流电压；
相应地，S410包括：
按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号。
本发明实施例一种实现方式中，上述按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号的步骤之前，还包括：
根据用于传输所述待解调信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配。
本发明实施例一种实现方式中，S430之后，还包括：
输出指示信号，并在预设时间内没有得到新的解调信号后停止输出指示信号。
本发明实施例一种实现方式中，上述方法还包括：
接收所述电力载波信号中包含的供电电源；
对所接收到的供电电源进行电感隔离，输出供电电压。
应用本发明实施例提供的信号解调方法，能够在接收到待解调信号后，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在预先设定的频段以外的信号；按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号；按照预先设定的频率临界值对初始解调信号进行滤波，滤除初始解调信号中高于预定的频率临界值的信号，从而得到解调信号。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种信号解调系统，其特征在于，所述系统包括：带通滤波器、比较器和低通滤波器，其中，
所述带通滤波器，用于接收电力载波信号中包含的待解调信号，按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号，并向所述比较器发送滤波后的待解调信号；
所述比较器，用于接收所述带通滤波器发送的滤波后的待解调信号，按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号，并向所述低通滤波器发送所述初始解调信号；
所述低通滤波器，用于接收所述比较器发送的所述初始解调信号，按照预先设定的频率临界值对所述初始解调信号进行滤波，滤除所述初始解调信号中高于所述预先设定 的频率临界值的信号，得到解调信号。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：交流耦合器；其中，
所述交流耦合器，用于接收电力载波信号中包含的待解调信号，滤除所接收到的待解调信号中包含的低频交流电压或直流电压，向所述带通滤波器发送滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号；
所述带通滤波器，具体用于接收所述交流耦合器发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号，按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：阻抗匹配电路，
所述阻抗匹配电路，用于在接收到所述交流耦合器发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号后进行终端阻抗匹配，并将所接收到的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号发送至所述带通滤波器；
所述带通滤波器，具体用于接收所述阻抗匹配电路发送的滤除低频交流电压或直流电压的待解调信号，按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号。
4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电平维持电路；其中，
所述电平维持电路，用于接收所述低通滤波器发送的所述解调信号，在接收到所述解调信号后输出指示信号，并在预设时间内没有接收到新的解调信号后停止输出指示信号。
5.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电感隔离器，
所述电感隔离器，用于接收所述电力载波信号中包含的供电电源，对所接收到的供电电源进行电感隔离，输出供电电压。
6.一种信号解调方法，其特征在于，所述方法包括：
接收电力载波信号中包含的待解调信号；
按照预先设定的频段对所接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号；
按照预先设定的第一电压值和第二电压值对滤波后的待解调信号进行非相干解调得到初始解调信号；
按照预先设定的频率临界值对所述初始解调信号进行滤波，滤除所述初始解调信号中高于所述预先设定 的频率临界值的信号，得到解调信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按照预先设定的频段对接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号的步骤之前，还包括：
滤除所述待解调信号中包含的低频交流电压或直流电压；
相应地，所述按照预先设定的频段对接收到的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号的步骤，包括：
按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述按照预先设定的频段对滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号进行滤波，滤除所接收到的滤除低频交流电压或直流电压后的待解调信号中在所述预先设定的频段以外的信号的步骤之前，还包括：
根据用于传输所述待解调信号的线路的阻抗进行终端阻抗匹配。
9.如权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述按照预先设定的频率临界值对所述初始解调信号进行滤波，滤除所述初始解调信号中高于所述预定的频率临界值的信号，得到解调信号的步骤之后，还包括：
输出指示信号，并在预设时间内没有得到新的解调信号后停止输出指示信号。
10.如权利要求6-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述电力载波信号中包含的供电电源；
对所接收到的供电电源进行电感隔离，输出供电电压。
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