CN203166890U - 一种电力线载波接收机数字前端 - Google Patents
一种电力线载波接收机数字前端 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203166890U CN203166890U CN 201320154403 CN201320154403U CN203166890U CN 203166890 U CN203166890 U CN 203166890U CN 201320154403 CN201320154403 CN 201320154403 CN 201320154403 U CN201320154403 U CN 201320154403U CN 203166890 U CN203166890 U CN 203166890U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power line
- line carrier
- receiver front
- filter
- digital receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Noise Elimination (AREA)
Abstract
本实用新型涉及包括支撑智能电网的电力线通信领域，具体涉及一种电力线载波接收机数字前端，包括依次连接的数模转换器和现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA包括依次连接的混频器、滤波器、加窗器和傅立叶变换器，所述现场可编程门阵列FPGA的参数寄存器分别与混频器和滤波器连接。本实用新型将等效复数基带形式的数字前端与奈奎斯特窗的方法结合，通过现场可编程门阵列FPGA实现了一种具有支持频带选择、支持带宽配置、抑制带外干扰和带内窄带干扰的电力线载波接收机数字前端。
Description
技术领域
本实用新型涉及包括支撑智能电网的电力线通信领域，具体涉及一种电力线载波接收机数字前端。
背景技术
传统的基于正交频分复用（OFDM）的电力线通信系统接收机的数字前端不使用数字混频器，而是直接在基带对数字信号进行解调和处理，增加了系统设计的复杂度。等效复数基带形式的数字前端广泛的用于无线通信领域，但目前还没有被用于电力线载波通信领域。奈奎斯特窗函数的方法已被用于无线OFDM系统的接收机处理，但在电力线载波通信系统中还没有与等效复数基带方法结合。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种电力线载波接收机数字前端，本实用新型将等效复数基带形式的数字前端与奈奎斯特窗的方法结合，通过FPGA实现了一种具有支持频带选择、支持带宽配置、抑制带外干扰和带内窄带干扰的电力线载波接收机数字前端。
本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：
一种电力线载波接收机数字前端，其改进之处在于，所述接收机数字前端包括依次连接的模数转换器和现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA包括依次连接的混频器、滤波器、加窗器和傅立叶变换器，所述现场可编程门阵列FPGA的参数寄存器分别与混频器和滤波器连接。
优选的，所述混频器为数字混频器，包括依次进行通信的频率合成器和乘法器；所述频率合成器为可配置频点的直接数字频率合成器。
较优选的，所述可配置频点的范围为0赫兹到25兆赫兹。
优选的，所述滤波器为级联滤波器的抽取滤波器，包括数据存储器I、存储控制器、乘法累加器和数据存储器II；所述乘法累加器和存储控制器分别与数据存储器I连接；所述数据存储器II与乘法累加器连接。
较优选的，所述数据存储器I为多路数据存储器，包括读端口和写端口；所述数据存储器II为滤波器系数存储器。
优选的，所述接收机数字前端的带宽范围为7.8千赫兹到10兆赫兹。
优选的，所述加窗器包括依次进行连接的窗函数系数存储器和乘法器，数据从乘法器输入，与窗函数系数相乘后从乘法器的输出端口输出。
优选的，所述傅立叶变换器包括输入缓存器、蝶形运算单元、输出缓存器、地址控制器和旋转因子存储器；所述地址控制器分别与输入缓存器、输出缓存器、旋转因子存储器连接；所述旋转因子存储器与蝶形运算单元连接；所述输入缓存器与蝶形运算单元连接；所述蝶形运算单元与输出缓存器连接。
优选的，所述参数存储器包括三个用于存储配置信息的寄存器（参数存储器用于存储混频器的频点配置与级联滤波器的级数和抽取率）。
与现有技术比，本实用新型达到的有益效果是：
1）本实用新型提出的接收机数字前端通过配置数字混频器的频率，可以实现接收机系统中心频点的配置。
2）本实用新型提出的接收机数字前端通过配置数字级联滤波器的级联级数或抽取倍数，可以实现对接收带宽的配置。
3）本实用新型提出的接收机数字前端结构通过结合等效复数基带方法并改变级联滤波器的滤波器级数和每级滤波器的阶数，结合过采样增益，可以实现不同的带外抑制效果。最高可实现超过100dB的带外抑制。
4）本实用新型提出的接收机数字前端结构，通过加窗器对带内窄带干扰进行抑制，能够在最大程度上降低带内窄带干扰对与其相邻子载波接收性能的影响。
5）本实用新型提出的基于存储器的级联滤波器实现结构，能够通过一个双端口存储器和一个乘法累加器（由一个滤波器的若干乘累加模块组成）完成多个级联的抽取滤波器的功能，大大的节省了FPGA逻辑资源。
附图说明
图1是本实用新型提供的接收机数字前端结构图；
图2是本实用新型提供的数字混频器结构图；
图3是本实用新型提供的基于存储器的级联抽取滤波器结构图；
图4是本实用新型提供的加窗器结构图；
图5是本实用新型提供的傅立叶变换器结构图；
图6是本实用新型提供的接收机带外抑制性能图；
图7是本实用新型提供的加窗器对带内干扰抑制比较图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实用新型提供的接收机数字前端结构图如图1所示，包括依次连接的模数转换器ADC和现场可编程门阵列FPGA，其中FPGA包括依次连接的混频器、级联的抽取滤波器、加窗器和傅立叶变换器，FPGA的参数寄存器分别与混频器和级联的抽取滤波器连接。其中模数转换器将模拟信号转换为数字带通信号，混频器实现带通信号到等效复数基带信号的转换，级联的抽取滤波器分步降低等效复数基带信号的采样率，加窗器用于抑制等效复数基带信号的带内窄带干扰，傅立叶变换器实现等效复数基带信号到调制符号的变换。
本实用新型提供的数字混频器结构图如图2所示，包括依次进行通信的频率合成器DDS和乘法器；所述频率合成器为可配置频点的直接数字频率合成器。输入混频器的等效复数基带信号与直接数字频率合成器输出的载频信号相乘后得到带通输出信号。混频器的数字输入信号与直接数字频率合成器输出的载频信号相乘后得到等效复数基带信号。通过配置混频器的频率，可以实现对接收机系统中心频点的配置（可调整范围为0赫兹到25兆赫兹）。
本实用新型提供的基于存储器的级联滤波器结构图如图3所示，包括数据存储器I、存储控制器、乘法累加器和数据存储器II；所述乘法累加器和存储控制器分别与数据存储器I连接；数据存储器II与乘法累加器连接。数据存储器I为多路数据存储器，所述数据存储器II为滤波器系数存储器。级联滤波器即多个滤波器串联起来，通过数据存储器I、存储控制器、乘法累加器和数据存储器II的结构实现了多个串联滤波器的目的。
多路数据存储器只有一个写端口和一个读端口，用于存储级联滤波器中多个滤波器的多个抽头的采样值。由于级联的滤波器为抽取滤波器，滤波器的采样率（带宽）越来越低，且多级滤波器的采样率之和小于第一级滤波器采样率的两倍，因此只要满足FPGA的时钟速率大于或等于第一级滤波器的输入采样率的两倍，就可以使用存储控制器控制并复用多路存储器的输入与输出端口，使得多路存储器可以同时存储多级滤波器的抽头采样值。同样，乘累加器工作在FPGA的时钟下，可以通过分时复用对多级滤波器进行处理。滤波器系数存储器用于存储多级滤波器的系数。本实用新型提出的接收机数字前端结构中，通过改变级联抽取滤波器的级联级数和抽取倍数，可以实现对接收机系统带宽的配置，接收机系统带宽可调范围为7.8千赫兹到10兆赫兹。抽取倍数的取值可取2、3或5。
加窗器包括依次进行连接的窗函数系数存储器和乘法器。数据从乘法器输入，与窗函数系数相乘后从乘法器的输出端口输出。本实用新型提供的加窗器结构图如图4所示。
傅立叶变换器包括输入缓存器、蝶形运算单元、输出缓存器、地址控制器和旋转因子存储器；所述地址控制器分别与输入缓存器、输出缓存器、旋转因子存储器连接；所述旋转因子存储器与蝶形运算单元连接；所述输入缓存器与蝶形运算单元连接；所述蝶形运算单元与输出缓存器连接。本实用新型提供的傅立叶变换器结构图如图5所示。
参数存储器包括三个用于存储配置信息的寄存器，用于存储混频器的频点配置与级联滤波器的级数和抽取率。
本实用新型提出的接收机数字前端结构，通过改变级联滤波器的滤波器级数和每级滤波器的阶数，结合过采样增益，可以实现不同的带外抑制效果。图6为当本实用新型提出的接收机数字前端混频器频点配置为9.5兆赫兹、接收带宽配置为2.5兆赫兹时的接收机频域响应图，可以看出，接收机对带外信号实现了接近100dB的衰减。
本实用新型提出的接收机数字前端结构，通过加窗器对带内窄带干扰进行抑制。图7仿真了当系统在第401个子载波和第402个子载波之间出现较强的单音干扰时，接收机对这一干扰的抑制情况，由图可见，在使用了升余弦窗加窗器后，单音干扰在相邻子载波的能量泄漏远远小于不使用升余弦窗时的情况。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述接收机数字前端包括依次连接的模数转换器和现场可编程门阵列FPGA，所述现场可编程门阵列FPGA包括依次连接的混频器、滤波器、加窗器和傅立叶变换器，所述现场可编程门阵列FPGA的参数寄存器分别与混频器和滤波器连接。
2.如权利要求1所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述混频器为数字混频器，包括依次进行通信的频率合成器和乘法器；所述频率合成器为可配置频点的直接数字频率合成器。
3.如权利要求2所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述可配置频点的范围为0赫兹到25兆赫兹。
4.如权利要求1所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述滤波器为级联滤波器的抽取滤波器，包括数据存储器I、存储控制器、乘法累加器和数据存储器II；所述乘法累加器和存储控制器分别与数据存储器I连接；所述数据存储器II与乘法累加器连接。
5.如权利要求4所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述数据存储器I为多路数据存储器，包括读端口和写端口；所述数据存储器II为滤波器系数存储器。
6.如权利要求1所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述接收机数字前端的带宽范围为7.8千赫兹到10兆赫兹。
7.如权利要求1所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述加窗器包括依次进行连接的窗函数系数存储器和乘法器；数据从乘法器输入，与窗函数系数相乘后从乘法器的输出端口输出。
8.如权利要求1所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述傅立叶变换器包括输入缓存器、蝶形运算单元、输出缓存器、地址控制器和旋转因子存储器；所述地址控制器分别与输入缓存器、输出缓存器、旋转因子存储器连接；所述旋转因子存储器与蝶形运算单元连接；所述输入缓存器与蝶形运算单元连接；所述蝶形运算单元与输出缓存器连接。
9.如权利要求1所述的电力线载波接收机数字前端，其特征在于，所述参数存储器包括三个用于存储配置信息的寄存器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201320154403 CN203166890U (zh) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | 一种电力线载波接收机数字前端 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201320154403 CN203166890U (zh) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | 一种电力线载波接收机数字前端 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203166890U true CN203166890U (zh) | 2013-08-28 |
Family
ID=49028043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201320154403 Expired - Lifetime CN203166890U (zh) | 2013-03-29 | 2013-03-29 | 一种电力线载波接收机数字前端 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203166890U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014146416A1 (zh) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 国家电网公司 | 一种用于电力线载波通信的数字前端系统及其实现方法 |
| CN107976590A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-01 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种相位噪声测量的数据处理装置及方法 |
| CN113644924A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-11-12 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 一种应用于10kv中压载波系统的信号接收电路 |
-
2013
- 2013-03-29 CN CN 201320154403 patent/CN203166890U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014146416A1 (zh) * | 2013-03-21 | 2014-09-25 | 国家电网公司 | 一种用于电力线载波通信的数字前端系统及其实现方法 |
| CN107976590A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-01 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种相位噪声测量的数据处理装置及方法 |
| CN113644924A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-11-12 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 一种应用于10kv中压载波系统的信号接收电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101567701B (zh) | 一种高效多路数字下变频器系统 | |
| CN101478525B (zh) | 一种多载波分离的方法及多载波分离装置 | |
| CN103259754B (zh) | 一种用于电力线载波通信的数字前端系统及其实现方法 | |
| CN103248395A (zh) | 一种窄带干扰抑制方法及装置 | |
| CN203166890U (zh) | 一种电力线载波接收机数字前端 | |
| US9035811B2 (en) | Analog digital data conversion method, analog digital data converter, and analog digital conversion chip | |
| CN102098004A (zh) | 一种变带宽数字下变频器及实现方法 | |
| CN102710353A (zh) | 宽频无线电频谱监测站 | |
| CN102404271A (zh) | 一种ofdm接收机的窄带干扰抑制装置及方法 | |
| CN104767703A (zh) | 一种用于广播信号监测的数字信道化接收机系统 | |
| CN203166913U (zh) | 一种电力线载波发射机数字前端 | |
| CN102638269A (zh) | 多相变频电路 | |
| CN101316102A (zh) | 用于数字基带接收机的滤波器及其设计方法 | |
| CN202634451U (zh) | 宽频无线电频谱监测站 | |
| CN102063075A (zh) | 中频采集卡板载dsp实时数字信号处理系统 | |
| CN104883157A (zh) | 一种可变子带数字滤波器 | |
| CN109474356B (zh) | 宽带多通道信号能量检测系统及方法 | |
| CN202309693U (zh) | 基于射频数字化的短波自动控制通信单元 | |
| CN115967404A (zh) | 一种数字信道化方法及系统 | |
| CN203299387U (zh) | 带抗干扰切换开关的北斗抗干扰设备 | |
| CN112910475B (zh) | 应对复杂信号监测的数字接收机 | |
| CN102752250A (zh) | 上下行链路的中频处理方法、装置及rru | |
| CN201928245U (zh) | 用于音频σ-δ模数转换器的数字滤波装置及模数转换器 | |
| CN104683283B (zh) | 一种lte射频拉远单元峰均比检测方法 | |
| CN101917781A (zh) | 一种rru上行链路数字下变频功能实现的方法和装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160509 Address after: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Patentee after: State Grid Corporation of China Patentee after: China Electric Power Research Institute Patentee after: STATE GRID SMART GRID Research Institute Address before: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Patentee before: State Grid Corporation of China Patentee before: China Electric Power Research Institute |
|
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Patentee after: State Grid Corporation of China Patentee after: China Electric Power Research Institute Patentee after: GLOBAL ENERGY INTERCONNECTION Research Institute Address before: 100031 Xicheng District West Chang'an Avenue, No. 86, Beijing Patentee before: State Grid Corporation of China Patentee before: China Electric Power Research Institute Patentee before: STATE GRID SMART GRID Research Institute |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130828 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |