CN111654313B - 电力载波信号发送模块、电力载波信号接收模块 - Google Patents
电力载波信号发送模块、电力载波信号接收模块 Download PDFInfo
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Abstract
一种电力载波信号发送模块、一种电力载波信号接收模块属于电力载波领域，它们生成或接收的本发明的计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，计量载波信号的周期及非计量载波信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率。本发明在同一电力线路同时加载有计量信号和非计量信号时，计量信号与非计量信号之间的干扰极弱。
Description
技术领域
本发明涉及电力载波技术领域，具体涉及一种电力载波信号发送模块，以及一种电力载波信号接收模块。
背景技术
在通信技术上，载波（carrier wave, carrier signal或carrier）是由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波，被调制后用来传送语音或其它信息。载波频率通常比输入信号的频率高，属于高频信号，输入信号调制到一个高频载波上，就好像搭乘了一列高铁或一架飞机一样，然后再被发射和接收。载波是传送信息（话音和数据）的物理基础和承载工具。未受调制的周期性振荡信号称为载波，载波可以是正弦波，也可以是非正弦波（如周期性脉冲序列），载波受调制后称为已调信号，它含有调制信号的全波特征。一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。
电力载波技术（PLC，Power Line Communication）是指利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。由于电力载波技术可以利用现有的电力线路，其铺设成本极低。电力系统中需要传输的信号包括计量装置通讯信号和非计量装置通讯信号，其中计量装置通讯信号对数据传输准确性要求极高，需要避免非计量装置通讯信号干扰计量装置通讯信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种电力载波信号发送模块、一种电力载波信号接收模块，以解决同一电力线路同时加载有计量信号和非计量信号时，计量信号与非计量信号互相干扰致使计量信号通信质量差的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种电力载波信号发送模块，包括计量载波信号调制单元和非计量载波信号调制单元，所述计量载波信号调制单元用于编码第一计量信号，输出计量载波信号；所述非计量载波信号调制单元用于编码第一非计量信号，输出非计量载波信号；其中，所述计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，所述计量载波信号的周期及所述非计量载波信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率。
优选的，所述计量载波信号调制单元包括顺次连接的第一载波信号编码器和第一整流器，所述非计量载波信号调制单元包括顺次连接的第二载波信号编码器、第二整流器和电压反向器。
优选的，所述计量载波信号的周期显著区别于所述非计量载波信号的周期。
一种电力载波信号接收模块，包括计量载波信号接收单元和非计量载波信号接收单元，所述计量载波信号接收单元用于仅滤通计量载波信号，输出第二计量信号；所述非计量载波信号接收单元用于仅滤通非计量载波信号，输出第二非计量信号；其中，所述计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，所述计量载波信号的周期及所述非计量载波信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率。
优选的，所述计量载波信号接收单元包括顺次连接的第一滤波器和第一限压器，所述第一限压器用于通过基准电压一侧的计量载波信号；所述非计量载波信号接收单元包括顺次连接的第二滤波器和第二限压器，所述第二限压器用于通过基准电压另一侧的非计量载波信号。
进一步优选的，所述第一限压器包括用于允许基准电压一侧的计量载波信号通过的第一单向导通元器件；所述第二限压器包括用于允许基准电压另一侧的非计量载波信号通过的第二单向导通元器件。
优选的，所述计量载波信号的周期显著区别于所述非计量载波信号的周期。
本发明的有益效果是：
1. 在本发明的电力载波信号发送模块中，计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，这样保证了计量载波信号、非计量载波信号均能体现在电力线上的电流变化上，且借助基准电压，可以显著区分计量载波信号和非计量载波信号。计量载波信号的周期及非计量载波信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率，这样保证了可以顺利从电力线上取出计量载波信号及非计量载波信号。本发明的电力载波信号发送模块在同一电力线路同时加载有计量载波信号和非计量载波信号时，可以清楚的区分计量载波信号与非计量载波信号。
2.同理，在本发明的电力载波信号接收模块中，计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，这样保证了计量载波信号、非计量载波信号均能体现在电力线上的电流变化上，且借助基准电压，可以显著区分计量载波信号和非计量载波信号。计量载波信号的周期及非计量载波信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率，这样保证了可以顺利从电力线上取出计量载波信号及非计量载波信号。本发明的电力载波信号发送模块在同一电力线路同时加载有计量载波信号和非计量载波信号时，可以清楚的区分计量载波信号与非计量载波信号。
附图说明
图1为一种应用本发明的电力载波信号发送模块和电力载波信号接收模块的示意图。
图2为一种本发明的电力载波通信设备发送计量载波通信信号及发送的非计量载波通信信号的构造图。
附图标记说明，A11-第一载波信号编码器，A12-第一整流器，A21-第二载波信号编码器，A22-第二整流器，A23-电压反向器，L10-电感，L20-电感，C11-电容，C12-电容，C21-电容，C22-电容，R21-仪用电阻，R22-仪用电阻，D21-第一限压器，D22-第二限压器。
图1中，电压Uin为电力线输入端电压，电压Uout为电力线输出端电压，频率f为电力线的工频频率，频率f1为第一载波信号编码器A11的频率，频率f2为第二载波信号编码器A21的频率，电压U0为基准电压，电压
为二极管D21的导通压差，电压
为二极管D22的导通压差。
具体实施方式
下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
在电力载波领域，不同物理量可以显著区别指电气设备或元器件能够区分的两个或多个物理量。
本发明的一种电力载波信号发送模块，包括计量载波信号调制单元和非计量载波信号调制单元。
其中，计量载波信号调制单元用于编码第一计量信号，输出计量载波信号；
其中，非计量载波信号调制单元用于编码第一非计量信号，输出非计量载波信号；
其中，计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧。基准电压可以是电压值或电压区间，一般地，基准电压最好选择0V，也就是地电压。
其中，计量载波信号的周期及非计量载波信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和。
由于同一电力线上可能载波有一种或多种计量载波信号，也可能载波有一种或多种非计量载波信号，同时，每一种计量载波信号还会在电力线上产生高次谐波，每一种非计量载波信号也会在电力线上产生高次谐波。以1个信息元为二进制表示为例，每一种计量载波信号又分为表示“0”信息的信号和表示“1”信息的信号。故而，“1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的多种非计量载波信号不能完全中和”指的是在同一时刻，与1个信息元周期内的计量载波信号同等时长的多种加载在电力线上的非计量载波信号及非计量载波信号衍生的次生信号均不能完全中和；“1个信息元周期内的非计量载波信号与同等时长的多种计量载波信号不能完全中和”指的是在同一时刻，与1个信息元周期内的非计量载波信号同等时长的多种加载在电力线上的计量载波信号及计量载波信号衍生的次生信号均不能完全中和。
在电力载波领域中，电力线主要目的是输送电力，次要目的为传输信号，且电力线输送的电压值需稳定在某一区间，比如220V交流电的允许变动范围198V～235V，380V交流电的允许变动范围342V～418V，故而电力载波信号的电压对电力线的输出电压影响应限制在合适范围内。故而，一般的，计量载波信号的周期及非计量载波信号的周期均远低于其所加载在电力线上的工频频率，计量载波信号的极值电压的绝对值、非计量载波信号的极值电压的绝对值均远低于其所加载在电力线上的极值输电电压的绝对值。
当前，在电力载波领域中，电力载波电压最高为48V。
当然，直流输电电力线上也可以应用电力载波技术。
优选的，参见图1，计量载波信号调制单元包括顺次连接的第一载波信号编码器A11和第一整流器A12，非计量载波信号调制单元包括顺次连接的第二载波信号编码器A21、第二整流器A22和电压反向器A23。
优选的，计量载波信号的周期显著区别于所述非计量载波信号的周期。
本发明的一种电力载波信号接收模块，包括计量载波信号接收单元和非计量载波信号接收单元。
其中，计量载波信号接收单元用于仅滤通计量载波信号，输出第二计量信号；
其中，非计量载波信号接收单元用于仅滤通非计量载波信号，输出第二非计量信号；
其中，计量载波信号及非计量载波信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率；
其中，计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧。基准电压可以是电压值或电压区间，一般地，基准电压最好选择0V，也就是地电压。
其中，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和。
由于同一电力线上可能载波有一种或多种计量载波信号，也可能载波有一种或多种非计量载波信号，同时，每一种计量载波信号还会在电力线上产生高次谐波，每一种非计量载波信号也会在电力线上产生高次谐波。以1个信息元为二进制表示为例，每一种计量载波信号又分为表示“0”信息的信号和表示“1”信息的信号。故而，“1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的多种非计量载波信号不能完全中和”指的是在同一时刻，与1个信息元周期内的计量载波信号同等时长的多种加载在电力线上的非计量载波信号及非计量载波信号衍生的次生信号均不能完全中和；“1个信息元周期内的非计量载波信号与同等时长的多种计量载波信号不能完全中和”指的是在同一时刻，与1个信息元周期内的非计量载波信号同等时长的多种加载在电力线上的计量载波信号及计量载波信号衍生的次生信号均不能完全中和。
优选的，计量载波信号接收单元包括顺次连接的第一滤波器和第一限压器，第一限压器用于通过基准电压一侧的计量载波信号。进一步优选的，第一限压器包括用于允许基准电压一侧的计量载波信号通过的第一单向导通元器件。图1示出的第一单向导通元器件为二极管D21，第一滤波器为电感L20与电容C21组成的滤波器。
优选的，非计量载波信号接收单元包括顺次连接的第二滤波器和第二限压器，第二限压器用于通过基准电压另一侧的非计量载波信号。进一步优选的，第二限压器包括用于允许基准电压另一侧的非计量载波信号通过的第二单向导通元器件。图1示出的第二单向导通元器件为二极管D22，第二滤波器为电感L20与电容C22组成的滤波器。
优选的，计量载波信号的周期显著区别于非计量载波信号的周期。
图1示出了一种应用本发明的电力载波编码模块和电力载波解码模块的示意图，图中，电压Uin为电力线输入端电压，电压Uout为电力线输出端电压，频率f为电力线的工频频率，频率f1为第一载波信号编码器A11的频率，频率f2为第二载波信号编码器A21的频率，电压U0为基准电压，电压
为二极管D21的导通压差，电压
为二极管D22的导通压差。
图2示出了一种本发明的电力载波通信设备发送计量载波通信信号及发送的非计量载波通信信号。图中，计量载波信号的表示第一信息元的信号为正极性双半正弦波，计量载波信号的表示第二信息元的信号为空，表示第一信息元的信号频率与表示第二信息元的信号频率相同。非计量载波信号的表示第三信息元的信号为负极性双半正弦波，非计量载波信号的表示第四信息元的信号为空，表示第三信息元的信号频率与表示第四信息元的信号频率相同。整体上，表示第一信息元的信号的频率和幅度均显著区别于表示第三信息元的信号。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能地阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施方式，均应属于为本发明隐含公开的内容。
Claims (4)
1.一种电力载波信号发送模块，包括计量载波信号调制单元和非计量载波信号调制单元，所述计量载波信号调制单元用于编码第一计量信号，输出计量载波信号；所述非计量载波信号调制单元用于编码第一非计量信号，输出非计量载波信号；其特征在于：所述计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，所述计量载波信号的周期及所述非计量载波信号的周期均区别于其所加载在电力线上的工频频率；所述计量载波信号调制单元包括顺次连接的第一载波信号编码器和第一整流器，所述非计量载波信号调制单元包括顺次连接的第二载波信号编码器、第二整流器和电压反向器；
1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，指计量载波信号能体现在电力线上的电流变化上，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，指非计量载波信号均能体现在电力线上的电流变化上。
2.如权利要求1所述的电力载波信号发送模块，其特征在于：所述计量载波信号的周期区别于所述非计量载波信号的周期。
3.一种电力载波信号接收模块，包括计量载波信号接收单元和非计量载波信号接收单元，所述计量载波信号接收单元用于仅滤通计量载波信号，输出第二计量信号；所述非计量载波信号接收单元用于仅滤通非计量载波信号，输出第二非计量信号；其特征在于：所述计量载波信号、非计量载波信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，所述计量载波信号的周期及所述非计量载波信号的周期均区别于其所加载在电力线上的工频频率；所述计量载波信号接收单元包括顺次连接的第一滤波器和第一限压器，所述第一限压器用于通过基准电压一侧的计量载波信号；所述非计量载波信号接收单元包括顺次连接的第二滤波器和第二限压器，所述第二限压器用于通过基准电压另一侧的非计量载波信号；所述第一限压器包括用于允许基准电压一侧的计量载波信号通过的第一单向导通元器件；所述第二限压器包括用于允许基准电压另一侧的非计量载波信号通过的第二单向导通元器件；
1个信息元周期内的计量载波信号与同等时长的任一种或多种非计量载波信号不能完全中和，指计量载波信号能体现在电力线上的电流变化上，1个信息元周期内的非计量载波信号与其同等时长的任一种或多种计量载波信号不能完全中和，指非计量载波信号均能体现在电力线上的电流变化上。
4.如权利要求3所述的电力载波信号接收模块，其特征在于：所述计量载波信号的周期区别于所述非计量载波信号的周期。
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