雙模綜合阻波器的製作方法

2023-08-03 09:10:16 2

本發明涉及載波及無線射頻通信技術領域，特別涉及一種雙模綜合阻波器。

背景技術：

隨著全國範圍電網大改造的展開，如何解決日益龐大的供電網絡自動化管理問題已迫在眉睫。利用低壓電力載波通信技術來傳輸用電數據，實現及時有效收集和統計，提高電力系統對供電質量監控能力和管理水平，是目前國內外公認的一個優選方案。低壓電力線是最為廣泛的一種通訊媒介網絡，採用合適技術充分用好這一現成的媒介，使低壓電力線載波抄表系統達到實用化的需求，所產生的經濟效益和生產效率是顯而易見的。但由於低壓電力網結構的複雜性、線路高頻信號衰減嚴重，特別是電網各種幹擾的隨機性和無規律性，加上電力網絡的分布電容、分布電感、負載性質、負載阻抗值、噪聲等都是動態的而不是恆定的，電力載波技術具有一定的局限性。近年來，隨著無線通信技術的發展，採用無線自組網通信方式，其優勢是非常明顯的，通信網絡與用電環境無關，網絡穩定可靠，網絡內單一節點出現故障不會引起其他節點正常通信故障。為了提高抄表成功率採用電力線載波和無線自組網通信方式兩條不同通信方式的互為備用的通信信道，充分結合載波與無線各自的優點。採用雙模通信集抄技術，抄表成功率達100％。

然而，在雙模通信集抄模擬通信(模擬通信也就是，在實驗室通過建立載波通信信道和無線通信模擬現場通信環境，對載波信號及無線射頻信號進行對應的衰減，進而實現對雙模通信集抄系統通信性能進行測試)和實際通信過程中，多個用戶電錶(或雙模採集器)之間以及集中器與多個用戶電錶組網，每個用戶電錶(或雙模採集器)作為該網絡中的一個從節點，集中器作為該網絡中的一個主節點，而且每個節點之間形成有兩個通信信道，即載波通信信道及無線通信信道。抄讀時，抄控器發送抄讀指令至集中器，集中 器通過載波通信信道和無線通信信道分別轉發抄讀指令至用戶電錶或雙模採集器，同理，用戶電錶之間轉發所述抄讀指令也是通過載波通信信道和無線通信信道分別轉發；對應的，用戶電錶或雙模採集器響應該抄讀指令，將對應的抄讀數據同樣分別通過載波通信信道和無線通信信道上傳至集中器，再通過集中器上傳至抄控器即可完成抄讀。

也就是說，由於採用雙模通信技術，所以，集中器、用戶電錶(或雙模採集器)轉發的抄讀指令以及用戶電錶上傳的抄讀數據均是以載波信號和無線射頻信號兩種方式分別進行的，如此，實現電力線載波和無線自組網雙模通信抄讀。

因此，針對電錶內的載波無線雙模通信模塊發出的載波信號和無線射頻信號，需要分別設計一套複雜的線路來將載波信號和無線射頻信號分離，進而形成獨立的模擬通道，其模擬線路結構複雜，成本高，維護不方便。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於，針對上述現有技術中的不足，提供一種雙模綜合阻波器。

本發明解決現有技術問題所採用的技術方案是：一種雙模綜合阻波器，包括：

同軸輸入端，用以接收包含第一載波信號和第一無線射頻信號的第一混合信號；

第一濾波耦合單元，所述第一濾波耦合單元的輸入端與所述同軸輸入端相連，用以將所述第一載波信號從所述第一混合信號中剝離；

交流電源濾波單元，所述交流電源濾波單元具有一用以連接交流電源的電源輸入端及一連接載波無線雙模通信模塊的電源輸出端；所述電源輸出端與所述第一載波耦合器的輸出端相連，用以將所述第一載波信號輸入至所述載波無線雙模通信模塊，以及輸出所述載波無線雙模通信模塊發送包含第二載波信號和第二無線射頻信號的第二混合信號；

第二濾波耦合單元，所述第二濾波耦合單元的輸入端與所述電源輸出端相連，用以將所述第二載波信號從所述第二混合信號中剝離；

同軸輸出端，所述同軸輸出端與所述第二濾波耦合單元的輸出端相連， 用以輸出所述第二載波信號。

優選地，所述第一濾波耦合單元包括：

第一濾波模塊，所述第一濾波模塊與所述同軸輸入端相連，用以對所述第一混合信號進行一次濾波；

第一耦合變壓器，所述第一耦合變壓器與所述第一濾波模塊相連，用以對一次濾波後所述第一混合信號進行耦合；

第二濾波模塊，所述第二濾波模塊與所述第一耦合變壓器相連，用以將耦合後的所述第一混合信號進行二次濾波，以濾除所述第一無線射頻信號，分離出所述第一載波信號。

優選地，所述第一濾波模塊包括第一濾波電容及第一穩壓二極體，所述第一濾波電容的一端與所述同軸輸入端的正極相連，所述第一濾波電容的另一端與所述第一穩壓二極體的一端相連，所述第一穩壓二極體另一端與所述同軸輸入端的負極相連；

所述第一穩壓二極體的所述一端與所述第一耦合變壓器的初級線圈的一端相連，所述第一穩壓二極體的所述另一端與所述第一耦合變壓器的初級線圈的另一端相連。

優選地，所述第二濾波模塊包括第一電感、第二濾波電容及第一電阻，所述第一電感的一端與所述第一耦合變壓器的次級線圈的一端相連，所述第一電感的另一端與所述第二濾波電容的一端及第一電阻的一端相連，所述第二濾波電容的另一端及第一電阻的另一端與所述電源輸出端的正極相連，所述第一耦合變壓器的次級線圈的另一端與所述電源輸出端的負極相連。

優選地，所述第二濾波耦合單元包括：

第三濾波模塊，所述第三濾波模塊與所述電源輸出端相連，用以對所述第二混合信號進行一次濾波；

第二耦合變壓器，所述第二耦合變壓器與所述第三濾波模塊相連，用以對一次濾波後所述第二混合信號進行耦合；

第四濾波模塊，所述第四濾波模塊與所述第二耦合變壓器相連，用以將耦合後的所述第二混合信號進行二次濾波，以濾除所述第二無線射頻信號，分離出所述第二載波信號，並將所述第二載波信號輸出值所述同軸輸出端。

優選地，所述第三濾波模塊包括第二電感、第三濾波電容及第二電阻， 所述第二電感的一端與所述第二耦合變壓器的次級線圈的一端相連，所述第二電感的另一端與所述第三濾波電容的一端及第二電阻的一端相連，所述第三濾波電容的另一端及第二電阻的另一端與所述電源輸出端的正極相連，所述第二耦合變壓器的次級線圈的另一端與所述電源輸出端的負極相連。

優選地，所述第四濾波模塊包括第四濾波電容及第二穩壓二極體，所述第四濾波電容的一端與所述同軸輸出端的正極相連，所述第四濾波電容的另一端與所述第二穩壓二極體的一端相連，所述第二穩壓二極體另一端與所述同軸輸出端的負極相連；

所述第二穩壓二極體的所述一端與所述第二耦合變壓器的初級線圈的一端相連，所述第二穩壓二極體的所述另一端與所述第二耦合變壓器的初級線圈的另一端相連。

優選地，所述交流電源濾波單元包括：

第五濾波模塊，所述第五濾波模塊與所述電源輸入端相連，用以對輸入交流電進行一次濾波；

共模扼流圈，所述共模扼流圈與所述第五濾波模塊相連，用以濾除所述交流電中的電磁幹擾；

第六濾波模塊，所述第六濾波模塊與所述共模扼流圈相連，用以對所述交流電進行二次濾波形成穩定的交流電。

優選地，所述第五濾波模塊包括第五濾波電容，所述第五濾波電容的一端與所述電源輸入端的正極相連，所述第五濾波電容的另一端與所述電源輸入端的負極相連；

所述共模扼流圈中的一個線圈的一端與所述第五濾波電容的所述一端相連，所述共模扼流圈中的另一個線圈的一端與所述第五濾波電容的所述另一端相連。

優選地，所述第六濾波模塊包括第六濾波電容、第三線圈、第四線圈及第七濾波電容，所述第六濾波電容的一端與所述共模扼流圈中的所述一個線圈的另一端相連，所述第六濾波電容的另一端與所述共模扼流圈中的所述另一個線圈的另一端相連；

所述第三線圈的一端與所述第六濾波電容的所述一端相連，所述第三線圈的另一端與所述第七濾波電容的一端及所述電源輸出端的正極相連，所述 第四線圈的一端與所述第六濾波電容的所述另一端相連，所述第四線圈的另一端與所述第七濾波電容的另一端及所述電源輸出端的負極相連。

本發明提供的雙模綜合阻波器，同軸輸入端接入第一混合信號，第一濾波耦合單元可以對第一混合信號中的第一載波信號進行耦合，而對第一無線射頻信號進行濾波，如此，可以濾去第一混合信號中的第一無線射頻信號，進而分離出第一載波信號，分離後的第一載波信號通過交流電源濾波單元的電源輸出端輸入至載波無線雙模通信模塊；對應的，載波無線雙模通信模塊輸出的第二混合信號，可以通過第二濾波耦合單元對第二混合信號中的第二載波信號進行耦合，對第二無線射頻信號進行濾波，如此，第一濾除第二混合信號中的第二無線射頻信號，進而分離出第二載波信號。藉此，解決了雙模通信集抄組網中的載波信號與無線射頻信號難以分離的問題。此外，通過本發明的雙模綜合阻波器對載波信號與無線射頻信號進行分離，可以簡化模擬組網系統的結構，大幅度降低系統成本。

附圖說明

圖1是本發明實施例雙模綜合阻波器的方框示意圖；

圖2是本發明實施例雙模綜合阻波器的電路示意圖；

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

本發明的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

參照圖1所示，本發明實施例提供了一種雙模綜合阻波器，包括同軸輸入端11、第一濾波耦合單元10、交流電源濾波單元20、第二濾波耦合單元30及同軸輸出端31。

具體的，同軸輸入端11用以接收包含第一載波信號和第一無線射頻信號的第一混合信號。該第一混合信號一般是網絡中上一個節點(用戶電錶或雙模採集器)發出的經過模擬的載波通信信道和無線通信信道衰減後的信號，因此，同軸輸入端11一般連接上一個節點與當前節點之間模擬的載波通信信道和無線通信信道的輸出端。其中，載波信號的載波頻點中心頻率優選為：150KHz-500KHz，無線射頻信號的無線射頻中心頻率優選為：400MHz-800MHz。

第一濾波耦合單元10的輸入端與同軸輸入端11相連，用以將第一載波信號從第一混合信號中剝離。也就是說，第一濾波耦合單元10對第一混合信號中的第一載波信號具有耦合作用，而對第一混合信號中的第一無線射頻信號具有阻波作用，因此，第一混合信號進入第一濾波耦合單元10之後，其中的第一載波信號能夠從電力線上分離出來。

交流電源濾波單元20具有一用以連接交流電源的電源輸入端21及一連接載波無線雙模通信模塊的電源輸出端22。該電源輸出端22與第一載波耦合器的輸出端相連，用以將第一載波信號輸入至載波無線雙模通信模塊，以及輸出載波無線雙模通信模塊發送包含第二載波信號和第二無線射頻信號的第二混合信號。

上述載波無線雙模通信模塊是用戶電錶(或雙模採集器)內的通信單元，也就是說，一方面，電源輸出端22是連接至用戶電錶(或雙模採集器)的，用於將電源輸入端21接入的交流電進行濾波後形成穩定的交流電為用戶電錶(或雙模採集器)進行供電。另一方面，電源輸出端22與第一載波耦合器的輸出端相連，用於將第一載波耦合器分離出的第一載波信號加載至電源輸出端22，再通過電力線傳輸至用戶電錶(或雙模採集器)內的載波無線雙模通信模塊，最後由載波無線雙模通信模塊輸出至用戶電錶(或雙模採集器)。再一方面，對於用戶電錶(或雙模採集器)通過載波無線雙模通信模塊發出的第二混合信號可以通過電源輸出端22加載至電力線上。

第二濾波耦合單元30的輸入端與電源輸出端22相連，用以將第二載波 信號從第二混合信號中剝離。也就是說，對於用戶電錶(或雙模採集器)通過載波無線雙模通信模塊發出的第二混合信號可以通過第二濾波耦合單元30進行載波信號的分離，具體的，第二濾波耦合單元30對第二混合信號中的第二載波信號具有耦合作用，而對第二混合信號中的第二無線射頻信號具有阻波作用，因此，第二混合信號進入第二濾波耦合單元30之後，其中的第二載波信號能夠從電力線上分離出來。

同軸輸出端31與第二濾波耦合單元30的輸出端相連，用以輸出第二載波信號。同軸輸出端31一般連接至當前節點與下一節點之間模擬的載波通信信道和無線通信信道的輸入端。

換言之，第一濾波耦合單元10是用於對上一個節點發送至當前節點的第一混合信號進行分離的，以分離出第一載波信號，再將第一載波信號通過交流電源濾波單元20的電源輸出端22加載至電力線，最終傳輸至當前節點；而第二濾波耦合單元30是用於對當前節點發送至下一節點的第二混合信號進行分離的，以分離出第二載波信號，再將第二載波信號通過同軸輸出端31輸出至下一節點。

根據本發明實施例提供的雙模綜合阻波器，同軸輸入端11接入第一混合信號，第一濾波耦合單元10可以對第一混合信號中的第一載波信號進行耦合，而對第一無線射頻信號進行濾波，如此，可以濾去第一混合信號中的第一無線射頻信號，進而分離出第一載波信號，分離後的第一載波信號通過交流電源濾波單元20的電源輸出端22輸入至載波無線雙模通信模塊；對應的，載波無線雙模通信模塊輸出的第二混合信號，可以通過第二濾波耦合單元30對第二混合信號中的第二載波信號進行耦合，對第二無線射頻信號進行濾波，如此，第一濾除第二混合信號中的第二無線射頻信號，進而分離出第二載波信號。藉此，解決了雙模通信集抄組網中的載波信號與無線射頻信號難以分離的問題。此外，通過本發明的雙模綜合阻波器對載波信號與無線射頻信號進行分離，可以簡化組網系統的結構，大幅度降低系統成本。

參照圖2所示，在本發明的一個實施例中，第一濾波耦合單元10包括第一濾波模塊101、第一耦合變壓器102及第二濾波模塊103。

第一濾波模塊101與同軸輸入端11相連，用以對第一混合信號進行一次濾波。第一耦合變壓器102與第一濾波模塊101相連，用以對一次濾波後第 一混合信號進行耦合；第二濾波模塊103與第一耦合變壓器102相連，用以將耦合後的第一混合信號進行二次濾波，以濾除第一無線射頻信號，分離出第一載波信號。

也就是說，第一濾波模塊101及第二濾波模塊103對第一混合信號中的第一無線射頻信號具有阻波作用，同軸輸入端11接入的第一混合信號，通過第一濾波模塊101進行一次濾波、第一耦合變壓器102的耦合及第二濾波模塊103的二次濾波，可以完全濾除第一混合信號中的第一無線射頻信號，而第一混合信號中的第一載波信號則可以耦合至交流電源濾波單元20的電源輸出端22。本實施例中採用的第一濾波耦合單元10可以將第一載波信號與第一無線射頻信號完全分離，確保載波通信信道的穩定可靠。

更為具體的，在本發明的一個具體實施例中，第一濾波模塊101可以包括第一濾波電容C1及第一穩壓二極體D1，第一濾波電容C1的一端與同軸輸入端11的正極相連，第一濾波電容C1的另一端與第一穩壓二極體D1的一端相連，第一穩壓二極體D1另一端與同軸輸入端11的負極相連。第一穩壓二極體D1的一端與第一耦合變壓器102的初級線圈的一端相連，第一穩壓二極體D1的另一端與第一耦合變壓器102的初級線圈的另一端相連。如此，通過第一濾波電容C1和第一穩壓二極體D1組成的第一濾波模塊101可以對第一無線射頻信號進行一次濾除，而第一載波信號則可以通過。

對應的，第二濾波模塊103可以包括第一電感L1、第二濾波電容C2及第一電阻R1，第一電感L1的一端與第一耦合變壓器102的次級線圈的一端相連，第一電感L1的另一端與第二濾波電容C2的一端及第一電阻R1的一端相連，第二濾波電容C2的另一端及第一電阻R1的另一端與電源輸出端22的正極相連，第一耦合變壓器102的次級線圈的另一端與電源輸出端22的負極相連。如此，通過第一電感L1、第二濾波電容C2及第一電阻R1組成的第二濾波模塊103即可對第一無線射頻信號進行二次濾除，完全濾除第一混合信號中的第一無線射頻信號，而將第一混合信號中的第一載波信號耦合至交流電源濾波單元20的電源輸出端22。

參照圖2所示，在本發明的一個實施例中，第二濾波耦合單元30包括第三濾波模塊301、第二耦合變壓器302及第四濾波模塊303。

第三濾波模塊301與電源輸出端22相連，用以對第二混合信號進行一次 濾波。第二耦合變壓器302與第三濾波模塊301相連，用以對一次濾波後第二混合信號進行耦合。第四濾波模塊303與第二耦合變壓器302相連，用以將耦合後的第二混合信號進行二次濾波，以濾除第二無線射頻信號，分離出第二載波信號，並將第二載波信號輸出值同軸輸出端31。

也就是說，第三濾波模塊301及第四濾波模塊303對電源輸出端22輸出的第二混合信號中的第二無線射頻信號具有阻波作用，電源輸出端22輸出的第二混合信號通過第三濾波模塊301進行一次濾波、第二耦合變壓器302的耦合及第四濾波模塊303的二次濾波，可以完全濾除第二混合信號中的第二無線射頻信號，而第二混合信號中的第二載波信號則可以耦合至同軸輸出端31。本實施例中採用的第二濾波耦合單元30可以將第二載波信號與第二無線射頻信號完全分離，確保載波通信信道的穩定可靠。

更為具體的，在本發明的一個具體實施例中，第三濾波模塊301可以包括第二電感L2、第三濾波電容C3及第二電阻R2，第二電感L2的一端與第二耦合變壓器302的次級線圈的一端相連，第二電感L2的另一端與第三濾波電容C3的一端及第二電阻R2的一端相連，第三濾波電容C3的另一端及第二電阻R2的另一端與電源輸出端22的正極相連，第二耦合變壓器302的次級線圈的另一端與電源輸出端22的負極相連。如此，通過第二電感L2、第三濾波電容C3和第二電阻R2組成的第三濾波模塊301可以對第二無線射頻信號進行一次濾除。

對應的，第四濾波模塊303可以包括第四濾波電容C4及第二穩壓二極體D2，第四濾波電容C4的一端與同軸輸出端31的正極相連，第四濾波電容C4的另一端與第二穩壓二極體D2的一端相連，第二穩壓二極體D2另一端與同軸輸出端31的負極相連。第二穩壓二極體D2的所述一端與第二耦合變壓器302的初級線圈的一端相連，第二穩壓二極體D2的所述另一端與第二耦合變壓器302的初級線圈的另一端相連。如此，通過第四濾波電容C4和第二穩壓二極體D2組成的第四濾波模塊303可以對第二無線射頻信號進行二次濾除，完全濾除第二混合信號中的第二無線射頻信號，而將第二混合信號中的第二載波信號耦合至同軸輸出端31。

參照圖2所示，在本發明的一個實施例中，交流電源濾波單元20包括第五濾波模塊201、共模扼流圈202及第六濾波模塊203。

第五濾波模塊201與電源輸入端21相連，用以對輸入交流電進行一次濾波。共模扼流圈202與第五濾波模塊201相連，用以濾除交流電中的電磁幹擾。第六濾波模塊203與共模扼流圈202相連，用以對交流電進行二次濾波形成穩定的交流電。

也就是說，本實施例中，交流電源濾波單元20採用EMI濾波單元，電源輸入端21接入的交流電先通過第五濾波模塊201進行一次濾波，再通過共模扼流圈202對電磁幹擾進行抑制，最後通過第六濾波模塊203進行二次濾波最後形成穩定的交流電從電源輸出端22輸出，為用戶電錶(或雙模採集器)供電。

需要說明的是，第一濾波耦合單元10和第二濾波耦合單元30是連接在交流電源濾波單元20的電源輸出端22，第一濾波耦合單元10分離出的第一載波信號耦合至電源輸出端22，從電源輸出端22直接輸出至用戶電錶(或雙模採集器)；而用戶電錶(或雙模採集器)發送的第二混合信號直接通過電源輸出端22加載至第二濾波耦合單元30。也就是說，交流電源濾波單元20僅作為供電之用，而並不作為載波信號傳輸載體。因此，可以實現載波信號和工頻信號的分離，避免信號串擾。

更為具體的，在本發明的一個具體實施例中，第五濾波模塊201可以包括第五濾波電容C5，第五濾波電容C5的一端與電源輸入端21的正極相連，第五濾波電容C5的另一端與電源輸入端21的負極相連。共模扼流圈202中的一個線圈的一端與第五濾波電容C5的一端相連，共模扼流圈202中的另一個線圈的一端與第五濾波電容C5的另一端相連。如此，通過第五濾波電容C5可以電源輸入端21接入的交流電進行一次濾波，並通過共模扼流圈202進行抗電磁幹擾處理。

對應的，第六濾波模塊203包括第六濾波電容C6、第三線圈L3、第四線圈L4及第七濾波電容C6，第六濾波電容C6的一端與共模扼流圈202中的一個線圈的另一端相連，第六濾波電容C6的另一端與共模扼流圈202中的另一個線圈的另一端相連。

第三線圈L3的一端與第六濾波電容C6的一端相連，第三線圈L3的另一端與第七濾波電容C7的一端及電源輸出端22的正極相連，第四線圈L4的一端與第六濾波電容C6的另一端相連，第四線圈L4的另一端與第七濾波 電容C7的另一端及電源輸出端22的負極相連。

如此，通過第六濾波電容C6、第三線圈L3、第四線圈L4及第七濾波電容C7組成的第六濾波模塊203即可對交流電進行二次濾波形成穩定的交流電。

綜上，本發明提供的雙模綜合阻波器，同軸輸入端11接入第一混合信號，第一濾波耦合單元10可以對第一混合信號中的第一載波信號進行耦合，而對第一無線射頻信號進行濾波，如此，可以濾去第一混合信號中的第一無線射頻信號，進而分離出第一載波信號，分離後的第一載波信號通過交流電源濾波單元20的電源輸出端22輸入至載波無線雙模通信模塊；對應的，載波無線雙模通信模塊輸出的第二混合信號，可以通過第二濾波耦合單元30對第二混合信號中的第二載波信號進行耦合，對第二無線射頻信號進行濾波，如此，第一濾除第二混合信號中的第二無線射頻信號，進而分離出第二載波信號。藉此，解決了雙模通信集抄組網中的載波信號與無線射頻信號難以分離的問題。此外，通過本發明的雙模綜合阻波器對載波信號與無線射頻信號進行分離，可以簡化組網系統的結構，大幅度降低系統成本。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。