一種ofdm電力線載波通信的功率發送裝置的製作方法
2023-04-24 10:38:21 2
專利名稱：一種ofdm電力線載波通信的功率發送裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電力線通信技術，特別涉及一種OFDM電力線載波通信的功率發送裝置。
背景技術：
電力線通信是利用現有電力線傳輸數據，尤其是利用低壓電力線配電網進行載波通信，成本低廉，但是與其他通信方式相比，電力線作為通信介質有很多特性:時變性強，等效阻抗變換範圍大，信道衰減大，幹擾和噪聲強等。在電力線載波通信中，為了獲得更高的速率和抗窄帶幹擾，採用正交頻分復用技術(OFDM)。OFDM把信息分成若干個並行數據流，然後把數據調製到相互正交的單個子載波上進行傳輸。OFDM減小了碼間幹擾，提高了頻譜利用率，有效抵抗窄帶幹擾。但是OFDM調製信號具有較大的峰均比，發送信號中有效信號功率較低，為了提升OFDM技術的通信距離，更好的發揮其速率和抗窄帶幹擾的性能，需要功率發送單元能夠發送很大的峰值信號，但在國內載波通信的現行標準中，對於載波通信模塊的供電電源電壓有明確要求，這就限制了電源電壓的範圍，因此無法通過提高電源電壓來提高發送功率。即使解決了發送功率的問題，由於電力線的等效負載變化範圍很大，在某些情況下，甚至小到I歐姆，故要求電源具有極強的功率提供能力，但在國內載波通信的現行標準中，對於載波通信模塊的供電電源的發送功率具有明確要求，這就使得在重負載下功率容易超標，電源電壓被動降低，此時需要減小發送功率來降低對電源的要求，因此需要一種自適應的功率發送裝置，來適應不同情況和負載。常規用於自動調節放大增益的做法是檢測輸出信號，但是由於OFDM信號具有較大的峰均比，檢測結果容易產生波動，從而使得控制環路不容易收斂。
發明內容
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本發明目的是解決目前OFDM調製技術電力線載波通信功率發送中存在的問題，提供一種OFDM電力線載波通信的功率發送裝置。本發明的技術方案如下:
本發明公開了一種OFDM電力線載波通信的功率發送裝置。該裝置包括:可調增益放大單元，差分輸出的功率驅動單元，耦合單元，電源電壓檢測單元以及增益控制單元。電源電壓檢測單元用於採樣電源電壓值，將採樣到的結果輸入增益控制單元，增益控制單元根據電源電壓值計算出合理的增益控制信號，從而反饋給可調增益放大單元，再由可調增益放大單元對信號進行合理調整，最後由差分輸出的功率驅動單元通過耦合單元發送到電力線上。所述的耦合單元包括耦合線圈，所述的耦合線圈初級跨接在一對電力線電纜之間，次級用於連接差分輸出的功率驅動單元的連接端；
所述的電源電壓檢測單元，用於檢測供電電源的電壓值，並將電壓轉換為數位訊號； 所述的增益控制單元，根據電源電壓值計算所需的信號增益；所述的可調增益放大單元，根據給定的增益值調整信號的大小，當增益值增大時增大信號，當增益值減小時減小信號；
所述的差分輸出的功率驅動單元，提供差分輸出，並且每路輸出的信號最大峰峰值接近電源電壓；
本發明的有益效果
從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果:
1.本發明提供的差分輸出的功率驅動單元，可以提供接近2倍電源電壓的最大輸出幅度，最大化OFDM的信號幅度,克服了由於OFDM存在較大峰均比而導致無法有效輸出功率的問題。2.本發明提供的通過檢測電源電壓值來控制輸出信號增益，進而達到控制輸出信號功率目的的技術方案，防止在重負載情況下，由於輸出信號功率過大，導致電源電壓被拉到很低的位置，從而導致發送功率超標，甚至影響其他電路的正常工作的情況。3.本發明提供的通過檢測電源電壓值來控制輸出信號增益的技術方案，避免了OFDM信號採用檢測信號值來控制增益，導致增益控制不容易收斂的問題。
下面結合附圖和實施實例對本發明做進一步說明。圖1是本發明實施的系統框圖 圖2是電源電壓檢測單元的實施實例
圖3是差分輸出的功率驅動單元的實`施實例
具體實施方法
本發明實施的電路框圖如圖1所示。所述一種適合OFDM調製技術的電力線功率發送裝置包括:可調增益放大單元101，差分輸出的功率驅動單元102，耦合單元103，電源電壓檢測單元104，以及增益控制單元105。可調增益放大單元101的輸出與差分輸出的功率驅動單元102的輸入連接，差分輸出的功率驅動單元102的輸出與耦合單元103的次級連接，電源電壓檢測單元104的輸入連接功率電源，電源電壓檢測單元104的輸出與增益控制單元105連接，增益控制單元105的輸出與可調增益放大單元101連接。所述的耦合單元103包括耦合線圈，所述的耦合線圈初級跨接在一對電力線電纜之間(這一對電力線電纜分別用零線和火線標示)，次級用於連接差分輸出的功率驅動單元102的差分輸出端；
以下對本發明一種適合OFDM調製技術的電力線功率發送裝置作詳細說明。電源檢測單元可以採用如圖2所示的結構，電路採用兩個比較器，參考電平分別為9伏特和10伏特，電源電壓分別與9伏特和10伏特比較，大於時輸出1，小於時輸出O。增益控制單元設置初始增益為最大，電源檢測單元檢測電源電壓值，當輸出11時，即電源電壓大於10伏特，保持增益不變；當輸出10時，即電源電壓大於9伏特小於10伏特，增益保持不變；當輸出00時，即電源電壓小於9伏特，此時增益控制單元輸出增益線形遞減，可調增益放大單元減小信號，差分輸出的功率驅動單元輸出功率下降，電源電壓上升，當電源電壓值大於9伏特小於10伏特時，增益停止減小，保持當前增益值。
差分輸出的功率驅動單元可以採用如圖3所示的結構，採用功率放大器連接成電阻負反饋結構，實現最大輸出信號峰峰值接近電源電壓，採用兩個同樣的電路分別連接正端和負端的輸入信號，從而產生正負兩路差分的輸出信號。電力線的阻抗是時變的，而且變化範圍很大，一般變化為I歐姆到幾百歐姆。在電力線負載較輕，如50歐姆的情況下，電源電壓不會被動拉低，保持在12伏特，電壓檢測單元輸出11時，增益控制單元提供最大的增益控制信號，可調增益放大單元輸出最大輸出信號，差分輸出的功率驅動單元輸出接近24伏特的峰峰值信號；
電力線負載很重，如:在I歐姆的情況下，電源電壓被迅速拉低至9伏特以下，當電壓檢測單元輸出00時，增益控制單元線形降低增益，可調增益放大單元減小輸出信號幅度，差分輸出的功率驅動單元輸出功率降低，電源電壓升高；當電源電壓升高到大於9伏特小於10伏特時，檢測單元輸出10時，增益控制單元保持當前增益，保證了功率輸出最大化，同時避免了由於電源過低影響其它電路工作的問題。本發明不局限於上述的具體實施方式
，本領域的技術人員在以上說明的基礎上還能看出許多選擇、組 合、修改和變更。因此，本發明的權利保護範圍，應如權利要求書所列。
權利要求
1.一種OFDM電力線載波通信的功率發送裝置。
2.該裝置包括:可調增益放大單元，差分輸出的功率驅動單元，耦合單元，電源電壓檢測單元以及增益控制單元。
3.電源電壓檢測單元用於採樣電源電壓值，將採樣到的結果輸入增益控制單元，增益控制單元根據電源電壓值計算出合理的增益控制信號反饋給可調增益放大單元，由可調增益放大單元對信號進行調整，再由差分輸出的功率驅動單元通過耦合單元發送到電力線上。
4.如權利要求1所述耦合單元，其特徵在於，所述耦合單元包括耦合線圈，耦合線圈初級跨接在一對電力線電纜之間，次級用於連接差分輸出的功率驅動單元的連接端。
5.如權利要求1所述電源電壓檢測單元，其特徵在於，所述電源電壓檢測單元用於檢測供電源的電壓值，並將電壓值轉換為數位訊號。
6.如權利要求1所述的增益控制單元，其特徵在於，所述的增益控制單元根據電源電壓值計算所需的信號增益。
7.如權利要求1所述的可調增益放大單元，其特徵在於，所述的可調增益放大單元根據給定的增益值調整信號的大小，當增益值增大時增大信號，當增益值減小時減小信號。
8.如權利要求1所述的差分輸出的功率驅動單元，其特徵在於，所述的差分輸出的功率驅動單元提供差分輸出的信號。
9.如權利要求5所述的差分輸出的功率驅動單元，其特徵在於，所述的差分輸出的功率驅動單元每路輸出的信號·最大峰峰值接近電源電壓。
全文摘要
本發明公開了一種OFDM電力線載波通信的功率發送裝置。該裝置包括可調增益放大單元，差分輸出的功率驅動單元，耦合單元，電源電壓檢測單元以及增益控制單元。電源電壓檢測單元用於採樣電源電壓值，將採樣到的結果輸入增益控制單元，增益控制單元根據電源電壓值計算出合理的增益控制信號反饋給可調增益放大單元，由可調增益放大單元對信號進行調整，再由差分功率的驅動單元通過耦合單元發送到電力線上。本發明克服了OFDM信號峰均比較大造成輸出功率不足的問題，同時防止電力線負載較重時電源電壓下降造成的通信中斷，相比傳統信號檢測技術，本發明通過檢測電源電壓，避免了由於OFDM信號存在較大峰均比而不容易收斂的問題。
文檔編號H04B3/58GK103236874SQ20131017688
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月14日 優先權日2013年5月14日
發明者範濤 申請人:北京華強智連微電子有限責任公司