CN218920421U

CN218920421U - 基于ask调制模式的直流电力载波通信电路及终端设备

Info

Publication number: CN218920421U
Application number: CN202222770668.7U
Authority: CN
Inventors: 黄海金; 许欣怡; 赖浩沛
Original assignee: Tonly Electronics Holdings Ltd
Current assignee: Tonly Electronics Holdings Ltd
Priority date: 2022-10-20
Filing date: 2022-10-20
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2032-10-20

Abstract

本实用新型涉及通信技术领域，并公开了一种基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路及终端设备。该电路包括：供电模块、调制模块、解调模块、负电源线和正电源线；所述供电模块、所述调制模块和所述解调模块各自的第一端分别与所述负电源线连接，所述供电模块、所述调制模块和所述解调模块各自的第二端分别与所述正电源线连接。本实用新型通过设计基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，进而大大地节约了通信成本以及提高通信传输的便捷性。

Description

基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路及终端设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路及终端设备。

背景技术

随着国家经济的日益发展，人们的生活水平也随之增长，智慧城市的概念越来越深入人心，并且已经逐步进入人们的生活当中。而信号通信在智慧城市的建设中发挥着不可或缺的作用，因此，用户对信号通信的成本节约和信号通信传输的便捷性提出了更高的要求。

在智慧城市的建设中，特别是智慧停车场、智慧小区、智慧交通等应用场景都需要大范围的信号通信。目前现有的信号通信方式，对于这些应用场景的通信方案使用比较广泛的有无线通信和有线通信。这两种技术方案存在着极大的缺陷，其一，无线通信存在通信距离的局限性，即使增加了无线中继器也会导致通信延时增大，以及无线通信的成本的增加；其二，有线通信则会额外的增加布线成本。

综上，现有的信号通信方式存在通信成本高且通信传输的便捷性不强的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供了一种基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路及终端设备，旨在通过设计基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路来节约通信成本，并提高通信传输的便捷性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于ASK调制模式的直流电力载波通信，所述基于ASK调制模式的直流电力载波通信包括：

供电模块、调制模块、解调模块、负电源线和正电源线；

所述供电模块、所述调制模块和所述解调模块各自的第一端分别与所述负电源线连接，所述供电模块、所述调制模块和所述解调模块各自的第二端分别与所述正电源线连接。

可选地，所述供电模块包括：第一隔离电感、第二隔离电感、滤波电容和电源单元；

所述滤波电容连接在所述第一隔离电感和所述第二隔离电感之间，所述第一隔离电感的第一端连接所述正电源线，所述第二隔离电感的第二端连接所述负电源线；

所述滤波电容与所述第一隔离电感连接的第一端连接所述电源单元的输出端，所述滤波电容与所述第二隔离电感连接的第二端连接所述电源单元的输入端。

可选地，所述供电模块还包括：第一放电电阻和第二放电电阻；

所述第一隔离电感与所述第一放电电阻并联连接在所述滤波电容的第一端；

所述第二隔离电感与所述第二放电电阻并联连接在所述滤波电容的第二端。

可选地，所述调制模块包括：微控制单元、乘法器和信号耦合单元；

所述乘法器的第一端连接所述微控制单元的调制接口；所述乘法器的第二端连接信号耦合单元的调制接口；所述信号耦合单元的第二端分别与所述负电源线和所述正电源线连接。

可选地，所述调制接口设置有载波端和调制端；

所述乘法器的第一端分别与所述载波端和所述调制端连接。

可选地，所述调制模块和所述解调模块还包括：隔离电容，所述信号耦合单元还设置于所述解调模块中，其中，所述信号耦合单元的第二端设置有正接口和负接口；

所述信号耦合单元的第二端分别连接所述负电源线和所述正电源线的步骤，包括：

所述正接口与所述隔离电容串联连接在所述正电源线，所述负接口连接所述负电源线。

可选地，所述微控制单元还设置于所述解调模块中，所述解调模块还包括：整形单元、检波单元和带通滤波单元；

所述信号耦合单元的解调接口连接所述带通滤波单元的第一端，所述带通滤波单元的第二端连接所述检波单元的第一端，所述检波单元的第二端连接所述整形单元的第一端，所述整形单元的第二端连接所述微控制单元的解调接口。

可选地，所述信号耦合单元为变压器，所述乘法器为模拟开关。

可选地，所述带通滤波单元为4阶切比雪夫有源带通滤波器，所述检波单元为检波二极管，所述整形单元为比较器。

此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种终端设备，所述终端设备包括如上述任一项所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路。

本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路包括供电模块、调制模块、解调模块、负电源线和正电源线，所述供电模块通过负电源线和正电源线分别与调制模块和解调模块建立通信连接。

区别于传统的电力通信方式，本实用新型通过将供电模块、调制模块和解调模块并联在负电源线和正电源线(负电源线和正电源线可以统称为电力线)上，使得供电模块分别与调制模块和解调模块建立通信连接，从而有效地避免了现有技术利用无线通信和有线通信而导致受通信距离的约束性强和通信成本高的现象发生，本实用新型将供电模块、调制模块和解调模块以节点的形式直接并联到电力线上，通过电力线作为信号传输介质，实现多模块通信，不仅方便施工，而且不增加布线成本。因此，本实用新型无论是通信距离的保证，还是通信质量的可靠性，又或是方案成本的控制，其都有着无可比拟的优势，进而大大地节约了通信成本以及提高通信传输的便捷性。

附图说明

图1是本实用新型基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路一实施例的结构示意图；

图2(a)、图2(b)、图2(c)为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的模块电路连接结构示意图；

图3为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的ASK调制模式示意图；

图4为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的调解模式示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				H01	供电模块	H02	调制模块
H03	解调模块	V	电源单元
				C1	滤波电容	L1	第一隔离电感
L2	第二隔离电感	R1	第一放电电阻
				R2	第二放电电阻	M1	微控制单元
X1	乘法器	CDU1	信号耦合单元
				C2	隔离电容	Z1	整形单元
J1	检波单元	D1	带通滤波单元

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本实用新型提供了一种基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路。

在本实用新型一实施例中，参照图1所示，图1是本实用新型基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路一实施例的结构示意图，该基于ASK调制模式的直流电力载波通信包括：供电模块H01、调制模块H02、解调模块H03、负电源线20和正电源线10；所述供电模块H01、所述调制模块H02和所述解调模块H03各自的第一端分别与所述负电源线20连接，所述供电模块H01、所述调制模块H02和所述解调模块H03各自的第二端分别与所述正电源线10连接。

在本实施例中，参照图1，所述供电模块H01的第一端通过负电源线20分别与调制模块H02的第一端和所述解调模块H03的第一端连接；供电模块H01的第二端通过正电源线10分别与调制模块H02的第二端和解调模块H03的第二端理解。

需要说明的是，参照图2(a)，图2(a)为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的模块电路连接结构示意图，供电模块H01包括第一隔离电感L1、第二隔离电感L2、第一放电电阻R1、第二放电电阻R2、滤波电容C1和电源单元V，供电模块H01为整个基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路供电，即提供持续的电流。

参照图2(b)，图2(b)为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的模块电路连接结构示意图，调制模块H02包括微控制单元M1，乘法器X1，信号耦合单元CDU1和隔离电容C2，调制单元H02用于将通信信号调制发射到电力线上。

参照图2(c)，图2(c)为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的模块电路连接结构示意图，解调模块H03包括微控制单元M1，整形单元Z1，检波单元J1，带通滤波单元D1，信号耦合单元CDU1和隔离电容C2，解调模块H03用于将接收电力信号解调为通信信号。

本申请供电模块H01通过正、负电源线分别与调制模块H02和解调模块H03建立通信连接，分别为调制模块H02和解调模块H03提供了工作所需要的电压。参照图1，本申请通过电力线(正、负电源线)并联各个模块，将电力线作为信号传输介质，实现多模块通信，一方面，不仅解决了现有的无线通信存在通信距离的局限性，而且还解决了增加无线中继电器会导致通信延时增大以及通信成本的增加；另一方面，解决了现有的有线通信因额外的增加布线造成的成本上升的现象，进而有效地节约了通信成本和提高了通信传输的便捷性。

本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路包括供电模块H01、调制模块H02、解调模块H03、负电源线20和正电源线10，所述供电模块H01通过负电源线20和正电源线10分别与调制模块H02和解调模块H03建立通信连接。

区别于传统的电力通信方式，本实用新型通过将供电模块H01、调制模块H02和解调模块H03并联在负电源线20和正电源线10(负电源线20和正电源线10可以统称为电力线)上，使得供电模块H01分别与调制模块H02和解调模块H03建立通信连接，从而有效地避免了现有技术利用无线通信和有线通信而导致受通信距离的约束性强和通信成本高的现象发生，本实用新型将供电模块H01、调制模块H02和解调模块H03以节点的形式直接并联到电力线上，通过电力线作为信号传输介质，实现多模块通信，不仅方便施工，而且不增加布线成本。因此，本实用新型无论是通信距离的保证，还是通信质量的可靠性，又或是方案成本的控制，其都有着无可比拟的优势，进而大大地节约了通信成本以及提高通信传输的便捷性。

进一步地，在本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信又一实施例中,如图2(a)、图2(b)和图2(c)所示。

进一步地，在一些可行的实施例中，所述供电模块H01包括：第一隔离电感L1、第二隔离电感L2、滤波电容C1和电源单元V1；

所述滤波电容C1连接在所述第一隔离电感L1和所述第二隔离电感L2之间，所述第一隔离电感L1的第一端连接所述正电源线，所述第二隔离电感L2的第二端连接所述负电源线20；

所述滤波电容C1与所述第一隔离电感L1连接的第一端连接所述电源单元V1的输出端，所述滤波电容C1与所述第二隔离电感L2连接的第二端连接所述电源单元的输入端。

在本实施例中，供电模块H01的电路连接可以包括：第一隔离电感L1的第一端与正电源线10，第一隔离电感L1的第二端与滤波电容C1的第一端连接，滤波电容C1的第二端与第二隔离电感L2的第一端连接，第二隔离电感L2的第二端与负电源线20连接，其中，滤波电容C1的第一端还可以与电源单元V1的输出端连接，滤波电容C1的第二端还可以与电源单元V1的输入端连接。

需要说明的是，滤波电容C1作为电源单元V1的前端滤波、退耦电容，主要的作用用于确保本申请的供电模块在电源输入状态时就已经足够干净；电源单元V1的作用是将电力线上的电压转换为基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路供电所需要的电压。

第一隔离电感L1和第二隔离电感L2的作用可以理解为阻止电力线上的电力信号通过，防止滤波电容C1降低电力信号的信号质量，从而有效降低供电模块对电力线上的电力信号的影响。

进一步地，在另一些可行的实施例中，所述供电模块H01还包括：第一放电电阻R1和第二放电电阻R2；

在本实施例中，供电模块H01的电路连接还可以包括：第一隔离电感L1与第一放电电阻R1并联连接后，再与滤波电容C1的第一端建立连接，第二隔离电感L2与第二放电电阻R2并联连接后，再与滤波电容C1的第二端建立连接。

参照图2(a)，在供电模块H01中各元件之间的完整电路连接可以理解为，第一隔离电感L1与第一放电电阻R1并联连接后，第一隔离电感L1的第一与正电源线10相连接，第一隔离电感L1的第二端与滤波电容C1的第一端相连接；第二隔离电感L2与第二放电电阻R2并联连接后，第二隔离电感L2的第二端与负电源线20相连接，第二隔离电感L2的第一端与滤波电容C1的第二端相连接；电源单元V1的输出端和输入端分别与滤波电容C1的第一端和滤波电容C1的第二端连接，达到取电的目的。

需要说明的是，第一放电电阻R1用于为第一隔离电感L1在电源线断电时提供电流通道释放能量；第二放电电阻R2用于为第二隔离电感L2在电源线断电时提供电流通道释放能量。

进一步地，在一些可行的实施例中，所述调制模块H02包括：微控制单元M1、乘法器X1和信号耦合单元CDU1；

所述乘法器X1的第一端连接所述微控制单元M1的调制接口；所述乘法器X1的第二端连接信号耦合单元CDU1的调制接口；所述信号耦合单元CDU1的第二端分别与所述负电源线20和所述正电源线10连接。

进一步地，在另一些可行的实施例中，所述调制接口设置有载波端和调制端；

所述乘法器X1的一端分别与所述载波端和所述调制端连接。

进一步地，在一些可行的实施例中，所述调制模块H02和所述解调模块H03还包括：隔离电容C2，所述信号耦合单元CDU1还设置于所述解调模块H03中，其中，所述信号耦合单元CDU1的第二端设置有正接口和负接口；

所述信号耦合单元CDU1的第二端分别连接所述负电源线20和所述正电源线10的步骤，包括：

所述正接口与所述隔离电容C2串联连接在所述正电源线20，所述负接口连接所述负电源线10。

参照图2(b)，在调制模块H02中各元件之间的完整电路连接可以理解为，微控制单元M1的调制接口连接乘法器X1的第一端；乘法器X1的第二端连接信号耦合单元CDU1的第一端；信号耦合单元CDU1第二端的正接口通过串联隔离电容C2后连接到正电源线10，信号耦合单元CDU1第二端的负接口与负电源线20连接，其中，微控制单元M1的调制接口设置有载波端和调制端，载波端用于输出PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)载波信号，调制端用于输出调制信号。

需要说明的是，参照图3，图3为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的ASK调制模式示意图，微控制单元M1通过软件编程再经由载波端和调制端可以分别输出PWM载波信号和调制信号，即可以理解为微控制单元M1通过微控制单元M1与乘法器X1的连接将PWM载波信号和调制信号传输到乘法器X1进行ASK(Amplitude Shift Keying，幅移键控)调制处理得到振幅键控信号，然后通过乘法器X1与信号耦合单元CDU1的连接将振幅键控信号输入到CDU1，并在信号耦合单元CDU1中，将振幅键控信号转换成电力信号；最后信号耦合单元CDU1再将电力信号通过串联隔离电容发射到负电源线20上，以达到完成信号调制的目的，其中，隔离电容C2起到隔直通交(即隔断直流电，让交流电通过)的作用，用于防止电力线上的直流电损坏信号耦合单元。

进一步地，在另一些可行的实施例中，所述微控制单元M1还设置于所述解调模块H03中，所述解调模块H03还包括：整形单元Z1、检波单元J1和带通滤波单元D1；

所述信号耦合单元CDU1的解调接口连接所述带通滤波单元D1的第一端，所述带通滤波单元D1的第二端连接所述检波单元J1的第一端，所述检波单元J1的第二端里连接所述整形单元Z1的第一端，所述整形单元Z1的第二端连接所述微控制单元M1的解调接口。

参照图2(c)，在解调模块H03中各元件之间的完整电路连接可以理解为，信号耦合单元CDU1第二端的正接口通过串联隔离电容C2后连接到正电源线10，信号耦合单元CDU1第二端的负接口与负电源线20连接，信号耦合单元CDU1的解调接口与带通滤波单元D1的第一端连接，带通滤波单元D1的第二端与检波单元J1的第一端连接，检波单元J1的第二端与整形单元Z1的第一端连接，整形单元Z1的第二端与微控制单元M1的解调接口连接。

参照图4，图4为本实用新型的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的调解模式示意图，信号耦合单元CDU1先通过串联隔离电容C1从负电源线上10接收电力信号，再在信号耦合单元CDU1，将电力信号转换为电力载波信号，然后通过信号耦合单元CDU1的解调接口与带通滤波单元D1的连接将电力载波信号传输至带通滤波单元D1；带通滤波单元D1先将电力载波信号转换为滤波信号，再通过带通滤波单元D1与检波单元J1的连接传输至检波单元J1；检波单元J1再将滤波信号转换检波信号，然后通过检波单元J1与整形单元Z1的连接输入到整形单元Z1；整形单元Z1对检波信号进行整形得到方波形式的调解信号，然后通过检波单元J1与整形单元Z1连接将再调解信号输入到微控制单元M1；最后微控制单元M1通过软件对调解信号进行处理，完成信号解调。其中，带通滤波单元D1具有保留电力载波信号当中的有用信号以及过滤无用杂波信号的作用，同时也具有放大有用信号的作用。

需要说明的是，调制模块H02和解调模块H03可以选择共用一个微控制单元M1，其中，调制模块H02通过微控制单元M1的调整接口传输PWM载波信号和调制信号，而解调模块H03则通过微控制单元M1的解调接口接收调解信号。

进一步地，在一些可行的实施例中，所述信号耦合单元为变压器，所述乘法器为模拟开关。

在本实施例中，基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的乘法器X1可选择模拟开关，信号耦合单元CDU1可选择变压器。其中，调制模块H02和解调模块H03的信号耦合单元CDU1可以选择同一个变压器，调制模块H02和解调模块H03的信号可选择为同一个变压器的不同输出端口，即调制端口和解调端口。

进一步地，在另一些可行的实施例中，所述带通滤波单元D1为4阶切比雪夫有源带通滤波器；检波单元J1为检波二极管；整形单元Z1为比较器。

在本实施例中，基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路的带通滤波单元D1可以选择4阶切比雪夫有源带通滤波器；检波单元J1可选择检波二极管；整形单元Z1可选择比较器。

需要说明的是，4阶切比雪夫有源带通滤波器中心频率选择与PWM载波信号频率最接近的频率，其作用是过滤电力载波信号在电力线上传输是引入的噪声，以及放大有用信号；检波二极管的作用是将滤波信号的正半周信号通过，负半周信号截止；比较器的作用是将检波信号转换为方波形式的解调信号。

综上，本实用新型在调制模块H02和解调模块H03通过设计可以共用的微控制单元M1和信号耦合单元CDU1，节约了通信成本，此外，通过将供电模块H01、调制模块H02和解调模块H03以多个节点的形式直接并联到电力线上，通过电力线作为信号传输介质，实现多设备通信，不仅方便施工，而且不增加布线成本，提高了通信传输的便捷性。

进一步地，此外，本申请还提供一种终端设备。本申请实施例终端设备具体可以是为针对基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路进行运行的设备。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的实用新型构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路包括：

供电模块、调制模块、解调模块、负电源线和正电源线；

2.如权利要求1所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述供电模块包括：第一隔离电感、第二隔离电感、滤波电容和电源单元；

3.如权利要求2所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述供电模块还包括：第一放电电阻和第二放电电阻；

4.如权利要求1所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述调制模块包括：微控制单元、乘法器和信号耦合单元；

5.如权利要求4所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述调制接口设置有载波端和调制端；

所述乘法器的第一端分别与所述载波端和所述调制端连接。

6.如权利要求4所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述调制模块和所述解调模块还包括：隔离电容，所述信号耦合单元还设置于所述解调模块中，其中，所述信号耦合单元的第二端设置有正接口和负接口；

7.如权利要求4所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述微控制单元还设置于所述解调模块中，所述解调模块还包括：整形单元、检波单元和带通滤波单元；

8.如权利要求4所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述信号耦合单元为变压器，所述乘法器为模拟开关。

9.如权利要求7所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路，其特征在于，所述带通滤波单元为4阶切比雪夫有源带通滤波器，所述检波单元为检波二极管，所述整形单元为比较器。

10.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括如权利要求1-9任一项所述的基于ASK调制模式的直流电力载波通信电路。