CN210469303U - 电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：包括中央主控、射频调制解调单元、载波调制解调单元、天线接口、弱电接口、强电接口和电源回路，所述射频调制解调单元包含用于微功率无线通信中调制、解调处理；所述载波调制解调单元包含用于载波通信中调制、解调处理；所述弱电接口与所述中央主控连接；所述强电接口在设备内与所述载波调制解调单元的调制、解调电路连接，在设备外与电力线连接；所述天线接口与所述射频调制解调单元连接。本实用新型通过微功率无线通信技术与高速宽带载波通信技术的结合，解决了高速宽带载波技术在空间局限性问题和射频通信效果受到空间环境干扰带来的稳定性问题。

Description

电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备

技术领域

本实用新型涉及电力信号通信设备技术领域，具体涉及电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备。

背景技术

用电信息采集系统是以通信为基础的体系，通信的效率显得尤为重要。现今用电信息采集系统本地通信信道通信方式主要有电力线高速宽带载波、高(低)速窄带载波、Sub-1GHz微功率无线等通信方式，各种通信方式均存在各自的缺点：

1、高速宽带载波有带宽大，速率高，抗干扰能力强的特点，但功耗高，通信范围只限于电力线通信的局限性是其比较大的弱点；

2、高(低)速窄带载波有带宽窄，抗衰减能力强的特点，但速率低，实时性弱的特点在低速窄带载波以及经技术革新后速率提高的高速窄带载波远远弱于高速宽带载波；

3、Sub-1GHz微功率无线有功耗低，环境适应性强，速率较窄带通信方式高的特点，但其易受空间环境干扰(辐射干扰，建筑结构干扰)带来的稳定性问题使得此技术在推广上受到一定的障碍；综合数据采集稳定性、数据及时性和设备成本等因素，微功率无线通信技术无疑是最具潜力也是最适合用电信息采集要求的通信方式之一。

本实用新型提供电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，与传统的单模式通信相比，设备结合两种以上的通信单元，实现双模式同时通信；而与窄带载波相比，宽带载波的带宽更大，速度更高，且相较于窄带 BFSK的调试方式，高速宽带的则采用的是OFDM，并有以下特点：

1、抗干扰能力强，对电网信道具有自适应能力，通信可靠、稳定。这主要是由于OFDM采用多个正交子载波(通常数百个甚至上千个)同时传输数据。而第一代载波技术只使用一个频点。

2、通信速率高，因而通信效率高，实时性强。

由此，通过采用高速宽带，进一步提升了电力载波通信网络的稳定性、实时性和可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的提供电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，重点解决了现有技术中射频通信效果受到空间环境干扰所带来的稳定性问题。

根据本实用新型的一个方面，提供电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，包括中央主控、射频调制解调单元、载波调制解调单元、天线接口、弱电接口、强电接口和电源回路，射频调制解调单元用于微功率无线通信中调制、解调处理；载波调制解调单元用于载波通信中调制、解调处理；弱电接口与中央主控连接，用于与外部设备进行数据交换；强电接口在设备内与载波调制解调单元的调制、解调电路连接，在设备外与电力线连接，用于使设备在电力线上信号耦合，进行数据交换；天线接口与射频调制解调单元连接，用于使设备在空间上作电磁场信号耦合，进行数据交换。

上述装置，优选的，中央主控同时通过数据交换总线与载波调制解调单元以及射频调制解调单元进行连接。其中，数据交换总线包含且不限于SPI 总线等，使用数据交换总线用以控制以及数据交换，各单元间不用串口之类的效率低的接口。

上述装置，优选的，中央主控采用SC3105H芯片，内核ARM926EJ。

上述装置，优选的，射频调制解调单元接口与天线接口均为弱点接口，载波调制解调单元接口为强电接口，强电接口与弱电接口的距离大于5cm。由此，避免了强电与弱电之间的爬电安全问题。

上述装置，优选的，载波调制解调单元还包括信号放大电路。

上述装置，优选的，强电接口所在的载波信号耦合电路通过隔离器件进行强弱电耦合隔离，强弱电间通过割板增加爬电距离，避免了电力线强电对弱电电路的破坏。其中，载波信号耦合电路的弱电部分和载波调制解调单元的信号电路进行连接，强电部分直接连接市电。

上述装置，优选的，天线接口相连的天线位于设备内部。

其中，天线接口位于设备内部强电接口以外最远的另外一端。由此，可以通过减少周边电路板、元器件等对射频信号有影响的器件布局，避免了射频通信单元接口受载波通信单元接口附近电路的信号干扰问题，提高了通信效果。

上述装置，优选的，电源回路设置有电容储能电路。由此，利用微功率无线通信技术的低功耗特性，结合法拉电容或电池等储能电路可以为设备提供断电续航的能力，使得设备可扩展如停电事件上报等功能。

由以上方案可知，本实用新型提供的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，包括中央主控、射频调制解调单元、载波调制解调单元、天线接口、弱电接口、强电接口和电源回路。本实用新型提供的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备含高速宽带载波调制解调单元和射频调制解调单元，通过中央主控进行资源配合协调，结合两种通信单元，实现双模式同时通信，解决了射频通信效果受到空间环境干扰带来的稳定性问题。

本实用新型的有益效果：

1、设备结合两种以上通信技术，通信效果有质的提高，微功率无线通信技术与高速宽带载波通信技术的结合解决了高速宽带载波技术在空间局限性的问题同时又保留原高速宽带载波技术的稳定性；

2、微功率无线通信技术的低功耗特性，结合法拉电容或电池等储能电路为设备提供断电续航的能力，使得设备可扩展如停电事件上报等功能；

3、微功率无线通信技术，可有效解决载波通信技术的通信载体只限制于电力线的问题，可以原载波通信网络作为基础，通过无线扩展周边如智能锁控制、故障指示、温湿度监控、水汽热表采集等物联网络；

4、微功率无线通信技术与载波通信技术的结合可有效解决载波通信网络的孤岛节点问题，微功率无线网络与载波网络同时组网感知，对于载波信号由于线路衰减过大的节点采用无线采集，有效提高采集成功率。

附图说明

图1为本实用新型电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备的内部结构图。

图2为本实用新型电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备的射频调制解调单元内部结构图。

图3为本实用新型电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备的载波调制解调单元内部结构图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步详细的说明。

如图1所示，电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，包括包括中央主控、射频调制解调单元、载波调制解调单元、天线接口、弱电接口、强电接口和电源回路。

所述中央主控通过数据交换总线与所述载波调制解调单元以及所述射频调制解调单元进行连接，用以控制以及数据交换。

其中，所述中央主控采用SC3105H芯片，内核ARM926EJ。

所述射频调制解调单元以及其接口与所述载波调制解调单元以及其接口分布于设备的左方和右方，避免通信单元机器接口间相互干扰问题。

所述天线接口与所述射频调制解调单元连接，用于使设备在空间上作电磁场信号耦合，进行数据交换。

其中，所述天线接口在设备的左方，与位于设备右方的所述强电接口保持空间距离，避免所述天线接口误触所述强电接口，发生安全问题。

所述电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，同时具备高速宽带载波通信接口与射频通信接口负责进行数据传输，高速宽带载波通信接口属于强电接口，射频通信接口属于弱电接口。

所述弱电接口与所述中央主控连接，用于与外部设备进行数据交换；所述强电接口在设备内与所述载波调制解调单元的调制、解调电路连接，在设备外与电力线连接，用于使设备在电力线上信号耦合，进行数据交换。

其中，所述弱电接口位于设备左上方，所述强电接口位于设备右下方，所述载波信号耦合电路通过隔离器件进行强弱电耦合隔离，并分布在右下方，所述强电接口与所述载波信号耦合电路共同形成强弱电隔离区，强弱电间通过割板增加爬电距离，避免了电力线强电对弱电电路的破坏。

所述电源回路设置有电容储能电路，可以为设备提供断电续航的能力。

其中，所述电源回路与电容储能电路位于设备右上方，在保持与强电接口安全距离的前提下，远离设备左方对电源噪声敏感的射频通信单元及天线接口，降低设备内噪声干扰，提高通信效果。

如图2所示，电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备的射频调制解调单元，若介质中存在相应的频率的无线信号，当需要接收数据时，无线信号通过内置天线传输进来，通过滤波器处理、接收切换，然后通过低噪声放大器将接收到的无线信号进行放大，再通过信号解调模块进行解调将信号解调为数据，最后进入数据缓冲区，通过控制总线1进入芯片内部的所述中央主控处理和存储。

当需要发送数据时，所述中央主控将待发送的数据通过控制总线1进入数据缓冲区，再通过信号调制模块进行调制将数据转换为信号，然后通过射频功率放大器进行信号放大，最后通过切换和滤波器处理由天线将信号发射出去。

如图3所示，电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备的载波调制解调单元，若电力线存在载波信号，当需要接收数据时，载波接收电路将接收到的信号通过滤波器进行宽带滤波处理，然后通过信号解调电路将信号进行解调处理，最后将解调后的数据经过数据缓冲区缓冲后通过控制总线2发送到所述中央主控。

当需要发送数据时，所述中央主控将待发送的数据通过控制总线2传输到信号调制电路、使用OFDM的方式调制后发送到载波发送电路，载波发送电路将信号经过放大器放大后通过滤波器处理耦合到电网当中。

本文有关强电是指低压220VAC市电、380VAC工业用电等超过人体安全电压值的电压。

以上所述仅是本实用新型的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也视为实用新型保护之内。

Claims (8)

1.电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：包括中央主控、射频调制解调单元、载波调制解调单元、天线接口、弱电接口、强电接口和电源回路，

所述射频调制解调单元用于微功率无线通信中调制、解调处理；

所述载波调制解调单元用于载波通信中调制、解调处理；

所述弱电接口与所述中央主控连接；

所述强电接口在设备内与所述载波调制解调单元的调制、解调电路连接，在设备外与电力线连接；

所述天线接口与所述射频调制解调单元连接。

2.根据权利要求1所述的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：所述中央主控通过数据交换总线与所述载波调制解调单元以及所述射频调制解调单元进行连接。

3.根据权利要求1所述的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：所述中央主控采用SC3105H芯片，内核ARM926EJ。

4.根据权利要求1所述的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：所述射频调制解调单元接口与所述天线接口均为弱点接口，所述载波调制解调单元接口为强电接口，所述强电接口与所述弱电接口的距离大于5cm。

5.根据权利要求1所述的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：所述载波调制解调单元还包括信号放大电路。

6.根据权利要求1所述的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：所述强电接口设置有载波信号耦合电路通过隔离器件进行强弱电耦合隔离，强弱电间通过割板增加爬电距离。

7.根据权利要求1所述的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：与所述天线接口相连的天线位于设备内部。

8.根据权利要求1所述的电力线高速宽带载波与微功率无线结合的双模通信设备，其特征在于：所述电源回路设置有电容储能电路。

Images