CN205622629U - 一种高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块 - Google Patents

Abstract

一种高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块，包括：信号耦合电路、模拟通信前端模块，其包括信号发送部分和信号接收部分、MCU控制模块，其包括用于运算的Cortex‑M4处理器、与所述Cortex‑M4处理器连接的数模转换电路、模数转换电路、通信接口，用于从电能表或采集终端接收信号，其与所述的MCU控制模块连接。本实用新型能提升电力线载波通信的点对点通信距离，使得用电信息采集系统中所有电能表节点都可以路由到，而不会存在盲节点。

Description

一种高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块

技术领域

本实用新型涉及一种低压电力线窄带载波通信模块。

背景技术

电力线载波通信技术是通信技术中的一个特殊分支，它是有线通信，但又是一种非专线的通信。它具有免布线的特点，因此深受电力公司青睐，广泛应用于电力公司的居民用电信息采集系统。但是，电力线载波通信具有非常大的特殊性，影响通信的方面主要包括线路的信号衰减、线路上电器设备的干扰、随机变化的负载、线路分支等。

在居民用电信息采集系统的应用中，因为电力线载波通信中存在的干扰和衰减等问题，在需要覆盖的供电台区内，集中器不能做到直接与所有的电能表直接通信上，有的电能表需要经过其它电能表载波模块作为中继才能抄收到，因此，实际应用中都需要进行路由组网。很多情况下，因为通信环境实在太差，导致要经过3~4级路由才能通信成功，甚至有的节点没有路由能够达到，因为路由级数多，任何一级都可能通信失败，实际成功率就会大幅下降。因此，必须要解决点对点通信距离，减少路由级数，这样才能提高采集成功率，但同时又不能过于降低通信速率。

发明内容

为了克服现有电力线载波通信模块的上述不足，本实用新型提供一种在不大幅降低通信速率情况下提高采集成功率的高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块，包括：

信号耦合电路，在通信发送时用于将载波信号耦合到电力线上、在通信接收时从电路线上将远端发来的载波信号从电力线上耦合下来；

模拟通信前端模块，其包括信号发送部分和信号接收部分，所述的信号发送部分包括相互连接的第一带通滤波器和功放电路，所述的信号接收部分包括相互连接的第二带动滤波器和可编程增益放大器，所述信号发送部分的功放电路的输出端与所述的信号耦合电路连接；

MCU控制模块，其包括用于运算的Cortex-M4处理器、与所述Cortex-M4处理器连接的数模转换电路、模数转换电路，所述的数模转换电路与所述的第一带通滤波器连接，所述的模数转换电路与所述的可编程增益放大器连接；

通信接口，用于从电能表或采集终端接收信号，其与所述的MCU控制模块连接。

进一步，所述的信号耦合电路包括耦合变压器，所述耦合变压器的初级线圈上设有安规电容。

进一步，所述的模拟通信前端模块为AFE032芯片。

进一步，所述的通信接口由UART接口及其外围电路组成。

本实用新型其通信发送过程如下：

1.MCU控制模块通过通信接口从电能表或采集终端接收到待发送的数据或指令，或者从载波通信接口接收到中继转发指令，判断帧格式及地址是否正确后，进行数据帧解包，去除帧头及校验信息，根据数据或指令重新组成待发送的载波通信数据帧。

2.MCU控制模块将待发送的载波通信数据帧，进行码扩编码处理，形成待传输的载波通信bit流。

3.MCU控制模块将待传输的载波通信bit流按顺序送给其数模转换电路进行数模转换处理，将数字信号转换成模拟信号。

4.数模转换后的模拟信号经过模拟通信前端的第一带通滤波器（BPF）进行滤波，再经过功放电路（PA）加载到信号耦合电路上。

5. 信号耦合电路将信号耦合到电力线上。

本实用新型其通信接收过程如下：

1.信号耦合电路将远端发来的载波信号从电力线上接收下来。

2.接收下来的信号经过模拟通信前端的第二带通滤波器（BPF）进行滤波，再经过可编程增益放大器（PGA）进行信号放大。

3.放大后的信号经过MCU控制器的模数转换电路进行模数转换，将模拟信号转换成数字信号，采样后由CORTEX-M4进行解码扩处理，得到接收数据帧。

本实用新型的有益效果在于：1.能提升电力线载波通信的点对点通信距离，使得用电信息采集系统中所有电能表节点都可以路由到，而不会存在盲节点；2.在提升通信距离的同时，并没有大幅降低通信速率；3.能减少实际应用中的中继路由级数和通信成功率，有效的通信速率实际大幅提高；4.提升了抗干扰能力和抗衰减能力，使得在各种条件下都能保持较高的通信成功率，实现用电信息采集系统的准实时需求。

附图说明

图1是本实用新型的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1， 一种高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块，包括：

信号耦合电路1，在通信发送时用于将载波信号耦合到电力线上、在通信接收时从电路线上将远端发来的载波信号从电力线上耦合下来。本实施例中，所述的信号耦合电路包括耦合变压器2，所述耦合变压器2的初级线圈上设有安规电容3。

还包括模拟通信前端模块4，本实施例中该模拟通信前端模块4为德州仪器公司的AFE032芯片，其包括信号发送部分和信号接收部分，所述的信号发送部分包括相互连接的第一带通滤波器5和功放电路6，所述的信号接收部分包括相互连接的第二带动滤波器7和可编程增益放大器8，所述信号发送部分的功放电路6的输出端与所述的信号耦合电路1连接。

还包括MCU控制模块9，其包括用于运算的Cortex-M4处理器10、与所述Cortex-M4处理器10连接的数模转换电路11、模数转换电路12，所述的数模转换电路11与所述的第一带通滤波器5连接，所述的模数转换电路12与所述的可编程增益放大器8连接；

还包括通信接口13，用于从电能表或采集终端接收信号，其与所述的MCU控制模块9连接。本实施例中该通信接口13由UART接口及其外围电路组成。

本实用新型其通信发送过程如下：

1.MCU控制模块9通过通信接口13从电能表或采集终端接收到待发送的数据或指令，或者从载波通信接口接收到中继转发指令，判断帧格式及地址是否正确后，进行数据帧解包，去除帧头及校验信息，根据数据或指令重新组成待发送的载波通信数据帧。

2.MCU控制模块9将待发送的载波通信数据帧，进行码扩编码处理，形成待传输的载波通信bit流。

3.MCU控制模块9将待传输的载波通信bit流按顺序送给其数模转换电路11进行数模转换处理，将数字信号转换成模拟信号。

4.数模转换后的模拟信号经过模拟通信前端的第一带通滤波器5（BPF）进行滤波，再经过功放电路6（PA）加载到信号耦合电路1上。

5.信号耦合电路1的耦合变压器2与安规电容3经过谐振将信号耦合到电力线上。

本实用新型其通信接收过程如下：

1.信号耦合电路1的耦合变压器2与安规电容3经过谐振耦合将远端发来的载波信号从电力线上接收下来。

2.接收下来的信号经过模拟通信前端的第二带通滤波器7（BPF）进行滤波，再经过可编程增益放大器8（PGA）进行信号放大。

3.放大后的信号经过MCU控制器的模数转换电路12进行模数转换，将模拟信号转换成数字信号，采样后由CORTEX-M4处理器10进行解码扩处理，得到接收数据帧。

Claims (4)

1.一种高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块，其特征在于包括：

信号耦合电路，在通信发送时用于将载波信号耦合到电力线上、在通信接收时从电路线上将远端发来的载波信号从电力线上耦合下来；

模拟通信前端模块，其包括信号发送部分和信号接收部分，所述的信号发送部分包括相互连接的第一带通滤波器和功放电路，所述的信号接收部分包括相互连接的第二带动滤波器和可编程增益放大器，所述信号发送部分的功放电路的输出端与所述的信号耦合电路连接；

MCU控制模块，其包括用于运算的Cortex-M4处理器、与所述Cortex-M4处理器连接的数模转换电路、模数转换电路，所述的数模转换电路与所述的第一带通滤波器连接，所述的模数转换电路与所述的可编程增益放大器连接；

通信接口，用于从电能表或采集终端接收信号，其与所述的MCU控制模块连接。

2.如权利要求1所述的高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块，其特征在于：所述的信号耦合电路包括耦合变压器，所述耦合变压器的初级线圈上设有安规电容。

3.如权利要求1所述的高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块，其特征在于：所述的模拟通信前端模块为AFE032芯片。

4.如权利要求1所述的高灵敏度低压电力线窄带载波通信模块，其特征在于：所述的通信接口由UART接口及其外围电路组成。