一种基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路

摘要

本发明公开了一种基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、过零检测电路和信号耦合电路，所述载波控制电路由SSC1643芯片及外围电路构成；所述的载波控制电路与信号耦合电路之间连接有信号放大滤波电路和接收滤波电路，所述的信号滤波放大电路连接有限流电路，过零检测电路连接于载波控制电路和电力线之间，所述通信电路还包括给通信电路供电的电源部分；本发明的基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路，增加了BPSK和DBPSK的支持，并且通信可在10～500kHz范围内任意调节，应用也更加灵活，电源部分采用低功耗LDO，在很大程度上节省了电能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力载波通信电路，具体涉及一种基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路。 

背景技术

随着国家智能电网的逐步建立，低压电力线载波通信技术在电能及各种能源计量领域得到了深入地应用，未来电网必然是用电、计费、通信于一体化的自动化系统，由于载波通信利用电力线本身作为传输信道，使得其作为通信手段具有无可比拟的优势，并且电力线载波通信在家用电器自动化控制等领域的应用范围和前景将会十分广泛，因此，电力线载波通信具有巨大的经济效益和显著的社会效益。然而中国电网存在诸多不利于低压电力线载波通信技术发展的因素，例如：电网谐波干扰严重、无电器噪声限制的强制标准、低压配电网的分支多、其复杂的拓扑结构导致了网络阻抗时变及非线性，在如此恶劣的电网环境下，实现低压电力载波通讯技术的关键在于解决电力线网络的阻抗匹配、电力线信号衰减、噪声及干扰等问题。现有的低压电力线载波通信电路，大多存在电路结构复杂、成本高、工作电压范围窄、保真度差、电流消耗过大等问题。 

中国专利申请号201220740043.X，公开了一种低压电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、过零检测电路和信号耦合电路，所述的载波控制电路与信号耦合电路之间连接有信号放大滤波电路和接收滤波电路，其中，信号滤波放大电路将载波控制电路输出的模拟信号进行放大、滤波后，经过信号耦合电路进入电力线信道中传输，电力线信道中传输的信号经信号耦合电路变换后，经接收滤波电路消除高频干扰后输送至载波控制电路；所述的信号滤波放 大电路连接有限流电路，用于控制载波控制电路的输出电流；过零检测电路连接于载波控制电路和电力线之间，用于对电力网工频信号过零进行检测。本发明电路简单，增加了信号放大滤波电路和限流电路，功耗低、保真度高，载波通信性能高；但其所述的载波控制电路采用的是SSC1641控制芯片，如图2和图7所示，仅支持BFSK通信方式，并且只能实现270kHz的载波通信，对于有其他频段要求，以及其他调制方式要求的地方满足不了且需要外加EEPROM，本发明的接收滤波电路保护二极管设置在第2级，保护效果不够好；且电源电路电流消耗为3mA，损耗比较高。 

发明内容

为解决上述问题，本发明目的于提供一种基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路，解决了现有低压电力线载波芯片不能进行BPSK和DBPSK调制的问题，同时增加了载波通信的频率范围。 

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、过零检测电路和信号耦合电路，所述载波控制电路由SSC1643芯片及外围电路构成；所述芯片包括ARM内核、FSK、PSK及DBPSK调制解调模块、增益控制的低噪声放大器LNA、低中频信号放大PGA和UART；所述ARM内核通过总线和FSK、PSK及DBPSK调制解调模块连接；所述低噪声放大器LNA和低中频信号放大PGA通过总线和ARM内核连接；所述的载波控制电路与信号耦合电路之间连接有信号放大滤波电路和接收滤波电路，所述的信号滤波放大电路连接有限流电路，过零检测电路连接于载波控制电路和电力线之间，所述通信电路还包括给通信电路供电的电源部分。 

进一步地，所述载波控制电路连接有接口电路及指示灯。 

进一步地，所述接收滤波电路包括三级滤波电路，其中，第一级滤波电路 连接信号耦合电路，第三级滤波电路连接载波控制电路；第三级滤波电路输出端并联有钳位电路。 

再进一步地，所述钳位电路为由二极管D3和二极管D4倒置并联组成的并联电路结构。 

进一步地，所述信号放大滤波电路由ESPA16芯片及其外围电路构成，设置有功率放大电路、过流保护电路、过温保护电路和欠压保护电路，过流保护电路、 

过温保护电路和欠压保护电路均与功率放大电路连接；所述的ESPA16芯片内还设置有中间参考电压输出电路。 

进一步地，所述的电源部分为3.3V或5V供电电源，由低功耗LDO构成。 

有益效果： 

为解决上述问题，本发明目的于提供一种基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路，解决了现有低压电力线载波芯片不能进行BPSK和DBPSK调制的问题，同时增加了载波通信的频率范围，载波频率输入范围扩宽为10k-500kHz，可和窄带低速电力线载波方案做兼容设计。 

附图说明

图1是本发明的系统框图； 

图2是现有技术的SSC1641电路原理图； 

图3是本发明的SSC1643电路原理图； 

图4是本发明的限流电路电路原理图； 

图5是本发明的ESPA16芯片外围电路原理图； 

图6是本发明的ESPA16芯片结构图； 

图7是现有技术的耦合电路和接收滤波电路的电路原理图； 

图8是本发明的耦合电路和接收滤波电路的电路原理图； 

图9是本发明的过零检测电路的电路原理图； 

图10是本发明的电源部分的电路框图； 

图11是本发明的BFSK调制方式示意图； 

图12是本发明的BPSK调制方式示意图； 

图13是本发明的DBPSK调制方式示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述： 

如图1所示，本发明的基于BFSK、BPSK、DBPSK模式调制的低压电力线载波通信电路，该电路包括载波控制电路、过零检测电路和信号耦合电路，所述载波控制电路由SSC1643芯片及外围电路构成；所述芯片包括ARM内核、FSK、PSK及DBPSK调制解调模块、增益控制的低噪声放大器LNA、低中频信号放大PGA和UART；所述ARM内核通过总线和FSK、PSK及DBPSK调制解调模块连接；所述低噪声放大器LNA和低中频信号放大PGA通过总线和ARM内核连接；所述的载波控制电路与信号耦合电路之间连接有信号放大滤波电路和接收滤波电路，所述的信号滤波放大电路连接有限流电路，过零检测电路连接于载波控制电路和电力线之间，所述通信电路还包括给通信电路供电的电源部分。 

所述SSC1643是一款高集成度的电力线载波通信芯片，内部集成32位ARM Cortex MO核与BFSK/BPSK/DBPSK收发器；MCU core实现数据检错和纠错、协议栈、数据处理和外部单元控制；BFSK/BPSK/DBPSK Transceiver完成物理层的码元收发。SSC1643芯片采用数模混合集成电路设计，发挥模拟电路对微弱信号的增益和低噪声特性；采用自适应滤波设计，在10～500kHz内，载波通信频率可任意编程设置；信号动态范围80dB；集成高性能的增益控制的低噪声放大器LNA和低中频信号放大PGA，内部高度集成FSK、PSK及DBPSK调制解调模块；所述载波控制电路连接有接口电路及指示灯。 

如图4、图5、图6、图8和图9所示，所述限流电路、信号放大滤波电路、信号耦合电路、接收滤波电路和过零检测电路为现有技术，在此不再赘述。 

如图8所示，所述接收滤波电路包括三级滤波电路，其中，第一级滤波电路连接信号耦合电路，第三级滤波电路连接载波控制电路；第三级滤波电路输出端并联有钳位电路；，所述钳位电路为由二极管D3和二极管D4倒置并联组成的并联电路结构。 

如图5和图6所示，所述信号放大滤波电路由ESPA16芯片及其外围电路构成，设置有功率放大电路、过流保护电路、过温保护电路和欠压保护电路，过流保护电路、过温保护电路和欠压保护电路均与功率放大电路连接；所述的ESPA16芯片内还设置有中间参考电压输出电路。 

如图10所示，所述的电源部分为3.3或5V供电电源，由低功耗LDO构成。 

如图11所示，BFSK信号频率有两种，一个代表1(mark)，一个代表0(space)，通过改变载波频率来传输数字信号。 

如图12所示，BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0， 

另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。 

如图13所示，DBPSK即差分BPSK，是相移键控的非相干形式，它不需要在接收机端恢复相干参考信号；非相干接收机容易制造而且便宜，因此在无线通信系统中被广泛使用；在DBPSK系统中，输入的二进制序列先差分编码，然后再用BPSK调制器调制；差分编码后的序列{an}是通过对输入bn与an-1进行模2和运算产生的；如果输入的二进制符号bn为0，则符号an与其前一个符号保持不变，而如果bn为1，则an与其前一个符号相反 

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。