低功耗電力載波通信電路及方法與流程
2024-01-24 09:09:15
本發明屬於電力載波通信技術領域，具體涉及一種低功耗電力載波通信電路及方法。
背景技術：
電力線載波通信所使用的載頻分布範圍為：歐洲(CENELEC):3-148.5KHz，北美(FCC):100-450KHz。在該種載頻進行通信中，具有信號衰減大以及噪聲幹擾強的問題，在該種載頻通信條件下，通常的電力線載波接收電路是外差架構的電路。
如圖1和圖2所示，為現有技術中出現的電力線載波接收電路架構，其中，圖1為電力線載波接收機前端電路和功能模塊圖；圖2為電力線載波接收機前端電路的具體電路圖。在圖1中，輸入載波信號首先經過預放大單元提供一定增益，再經混頻器與本振單元，進行本振信號混頻後，得到fc±fL0信號，再利用中頻陶瓷濾波器取出fc+fL0或fc-fL0信號，被取出的信號經限幅器限幅以及鑑頻器鑑頻後，得到基帶數位訊號。為實現圖1功能，在圖2所示具體電路中，包含集成晶片和外圍器件，由圖可見，陶瓷濾波器Z1、鑑頻器Z2均無法集成在該晶片中。
另外，在圖2中，採用陶瓷濾波器(CFWLA455KA)的幅頻響應，陶瓷濾波器的通帶為455±6kHz，在帶外455±12kHz處抑制能力超過-50dB。
在上述架構中，由於採用的陶瓷濾波器和CMOS工藝無法兼容，因此，陶瓷濾波器無法集成在晶片上，導致系統成本的增加。另一方面，陶瓷濾波器只能取455kHz或4556kHz，會造成中頻固定，只能依靠改變本振頻率達到改變接收信號頻率的目的，而系統晶振不能隨意改變，這就需要片上設置載波相位跟蹤，甚至需要複雜的小數分頻電路或更換系統晶振。另外，陶瓷濾波器的插入損耗通常為6dB以上，使接收機的信噪比損失6dB，降低了系統靈敏度。
可見，如果對現有電力線載波接收電路進行改進，具有重要現實意義。
技術實現要素：
針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種低功耗電力載波通信電路及方 法，可有效解決上述問題。
本發明採用的技術方案如下：
本發明提供一種低功耗電力載波通信電路，包括整合在同一晶片上的片上模塊，用於將外部耦合至的載波信號進行混頻、帶通濾波和解調處理後，獲得所述載波信號所攜帶的通信信息；其中，進行帶通濾波的器件完全處於所述晶片上。
優選的，所述片上模塊至少包括：
本振信號提供電路，所述本振信號提供電路用於提供第一預設頻率的本振信號；
混頻器，所述混頻器用於將所述本振信號提供電路所提供的本振信號和所述片上模塊輸出的信號進行混頻，進而獲得中頻信號；
有源帶通濾波器，所述有源帶通濾波器用於從所述中頻信號中提取第二預設頻率的信號；
解調器，所述解調器用於將所述第二預設頻率的信號進行解調處理，從而獲得所述載波信號所攜帶的通信信息。
優選的，還包括：
用於檢測信號強度的輸入信號強度指示電路，以及用於根據信號強度控制片上部分的高功耗器件工作模式的睡眠模式控制單元。
本發明還提供一種低功耗電力載波通信電路的工作方法，包括以下步驟：
步驟1，處於晶片上的混頻器將電力線傳輸的載波信號和本振信號提供電路所提供的本振信號進行混頻後，輸出中頻信號；
步驟2，完全處於晶片上的有源帶通濾波器對混頻器輸出的中頻信號進行濾波，並將濾波後的信號輸出至解調器進行解調，進而獲得載波信號所攜帶的通信信息。
優選的，還包括：
步驟3，低功耗電力載波通信電路的信號強度指示電路檢測自身輸入端接入的信號強度後，送入睡眠模式控制單元；
所述睡眠模式控制單元將所述信號強度指示電路檢測到的信號強度與參考 門限比較，當信號強度未超過參考門限時，所述睡眠模式控制單元控制片上模塊的高功耗器件處於低功耗睡眠模式。
本發明提供的低功耗電力載波通信電路及方法具有以下優點：
(1)在片上直接採用有源帶通濾波器，可省卻在片外接設造價較高的陶瓷濾波器，從而有效降低成本，提高設計的靈活性。
(2)在片上配置輸入信號指示電路和睡眠模式控制單元，用於控制片上高功耗器件的工作模式，例如，解調器等高功耗器件，從而有效降低功耗。
附圖說明
圖1為現有技術提供的電力線載波接收電路架構的原理示意圖；
圖2為現有技術提供的電力線載波接收電路架構的電路實現圖；
圖3為本發明提供的低功耗電力載波通信電路的基本架構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明進行詳細說明：
結合圖3，本發明提供一種低功耗電力載波通信電路，包括整合在同一晶片上的片上模塊，用於將外部耦合至的載波信號進行混頻、帶通濾波和解調處理後，獲得所述載波信號所攜帶的通信信息；其中，進行帶通濾波的器件完全處於所述晶片上。
其中，所述片上模塊至少包括：
本振信號提供電路，所述本振信號提供電路用於提供第一預設頻率的本振信號；
混頻器，所述混頻器用於將所述本振信號提供電路所提供的本振信號和所述片上模塊輸出的信號進行混頻，進而獲得中頻信號；
有源帶通濾波器，所述有源帶通濾波器用於從所述中頻信號中提取第二預設頻率的信號；
解調器，所述解調器用於將所述第二預設頻率的信號進行解調處理，從而獲得所述載波信號所攜帶的通信信息。
還包括：
用於檢測信號強度的輸入信號強度指示電路，以及用於根據信號強度控制 片上部分的高功耗器件工作模式的睡眠模式控制單元。
本發明還提供一種低功耗電力載波通信電路的工作方法，包括以下步驟：
低功耗電力載波通信電路的工作方法，其特徵在於，包括以下步驟：
還包括：
步驟3，低功耗電力載波通信電路的信號強度指示電路檢測自身輸入端接入的信號強度後，送入睡眠模式控制單元；
所述睡眠模式控制單元將所述信號強度指示電路檢測到的信號強度與參考門限比較，當信號強度未超過參考門限時，所述睡眠模式控制單元控制片上模塊的高功耗器件處於低功耗睡眠模式。
由此可見，本發明提供的低功耗電力載波通信電路及方法具有以下優點：
(1)在片上直接採用有源帶通濾波器，可省卻在片外接設造價較高的陶瓷濾波器，從而有效降低成本，提高設計的靈活性。
(2)在片上配置輸入信號指示電路和睡眠模式控制單元，用於控制片上高功耗器件的工作模式，例如，解調器等高功耗器件，從而有效降低功耗。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護範圍。