一種ofdm載波通信模塊的製作方法
2024-02-04 10:20:15 1
專利名稱：一種ofdm載波通信模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力行業的低壓集抄領域，特別涉及一種高速率的載波通信模塊。
背景技術：
隨著智能電網的建立，低壓電力線載波通信技術在電能管理上得到廣泛應用。智能電網對於載波通信的要求是高速、實時、雙向，才能滿足需求側管理的需要。但是目前各種電力線載波通信方式都存在一些不足，主要表現在以下幾個方面一是通信速率低，目前大量使用的載波通信模塊速率均在幾kbps甚至小於1kbps，遠遠無法滿足真正智能電網的要求；二是為了追求通信距離而加大載波發射功率，超出國標要求，導致電網二次汙染 』三是多臺區混裝並且電錶檔案不完整的情況下，由於信號串擾，載波模塊無法區分電錶所屬的臺區。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種窄帶高速、低發射功率、具備臺區識別功能的載波通信模塊。模塊使用OFDM載波晶片，具有抗高衰減、頻譜利用率高的特點，實現高速遠距離載波通信，通信速率最高可達150kbps，實用可到達20kbps以上。由於使用OFDM多載波調製解調技術，發射功率譜平均分配到所用的載波頻段內，使得各個頻點的發射功率符合國標的要求。晶片集成了臺區識別的功能，可以配合臺區識別發射儀自動識別電錶所屬的臺區。本實用新型的技術方案如下一種OFDM載波通信模塊，包括電源電路、控制器、OFDM載波晶片、功率驅動電路、接收濾波電路、載波信號耦合電路以及過零信號產生電路，所述的電源電路為載波模塊提供工作電源，所述的控制器連接於電錶和OFDM載波晶片之間，所述的功率驅動電路和接收濾波電路連接於OFDM載波晶片與載波信號耦合電路之間，所述的載波信號耦合電路與電力線連接，所述的過零信號產生電路提供工頻過零信號給OFDM載波晶片。所述的功率驅動電路為AB類放大器。所述的功率驅動電路為D類放大器。所述的OFDM載波晶片為TA6102A。所述的接收濾波電路為截止頻率為250KHZ的高通濾波器。所述的載波通信模塊載波頻率範圍為290KHz-340KHz。所述的載波耦合電路為中心頻率為315KHz帶寬為50KHz的阻抗匹配網絡。本實用新型的積極效果本實用新型的優點是提供一種窄帶高速的載波通信模塊，載波信號發送功率符合國標要求，不會對電網造成二次汙染，並且與臺區識別發射儀配合使用，可以定位電錶所屬臺區，實現電錶檔案的自動管理。以下結合附圖
和實施實例對本實用新型做進一步說明。圖I是本實用新型實施的系統框圖。圖2是本實用新型的功率驅動電路。圖3是本實用新型的接收高通濾波電路。圖4是本實用新型的OFDM載波晶片TA6102A及外圍電路圖。圖5是本實用新型的電源電路。 圖6是本實用新型的載波信號耦合電路。
具體實施方式
圖I反映了本實用新型模塊的構成，從該圖可以看出本實用新型包括載波信號耦合電路、接收濾波電路、功率驅動電路、OFDM載波晶片、控制器、電源電路和過零信號產生電路。其中控制器與電錶連接，獲取要上傳的數據，經過本模塊處理後由載波耦合電路耦合到電力線上，再將由電力線接收的數據傳給電錶，實現信息交互，控制器還要實現動態路由功能，使通信單元能夠自由中繼，動態組網。載波信號耦合電路實現模塊與電力線之間的載波信號耦合，接收濾波電路對接收到的OFDM載波信號進行高通濾波，濾除低頻噪聲和幹擾，再送入OFDM載波晶片進行帶通濾波及數字處理。功率驅動電路負責對OFDM載波晶片發出的信號進行放大，再由耦合電路耦合到電力線上。過零信號產生電路檢測電網工頻信號過零點並將過零信號送給OFDM載波晶片，用於相位判斷和臺區識別。根據國內外大量研究表明，電網在200KHZ以上頻段，噪聲特性比較平坦，而對載波信號的衰減特性則隨著頻率的增加而加快，290KHz — 340KHz是一個綜合指標較優的頻段，適合載波使用。OFDM載波晶片TA6102A就是工作於這個頻段，物理層具有最高150kbps的數據率，實用速率可以達到20kbps以上，在自動中繼動態組網的控制下，可以滿足智能電網的高速、實時、雙向的應用需求。OFDM信號能量均勻分布於50KHz的帶寬內，因此任一頻點的功率都很小，不會對電網造成二次汙染，是一種乾淨的載波通信方式。TA6102A晶片集成了臺區識別的功能，在臺區識別發射儀的配合下，可以定位模塊和電錶所屬臺區，實現電錶檔案的自動管理。圖2是本實用新型模塊所用的AB類功率驅動電路，載波信號經過Q2和Q9放大後通過隔直電容C44送給載波信號耦合電路。特別的，Ql、Q4、DU R7、R8、RlO共同組成輸入信號控制和電源低壓保護功能，當電源電壓低於8V時，前級放大器關閉輸出。圖3是接收濾波器，由C36、C38、L5組成的2階無源高通濾波器，截止頻率為250KHz，用於濾除電力線上的低頻噪聲。圖4是OFDM載波晶片TA6102A及外圍電路圖。接收模式時電力線上的OFDM載波信號經過接收濾波器濾除低頻噪聲後送入晶片，晶片內部有290KHz — 340KHz的模擬帶通濾波器，以及可編程增益放大器對信號預處理，經ADC採樣後送入數字基帶進行解碼。發送模式時數據經過數字基帶進行編碼，送入DAC和低通濾波器，經預放大後送入功率驅動電路。該晶片的臺區識別功能，根據過零產生電路送來的過零信號，可以接收來自臺區識別發射儀發出的臺區識別信號。[0026]圖5是給模塊提供工作電源的電源電路，由LM2841將電錶端送來的15V電源降低為5V供給模塊低壓電路使用。圖6是載波信號耦合電路，耦合線圈TAl有三組獨立的繞組負責載波信號的發送 和接收，接高壓側的L7、L8和C12組成中心頻率為315KHz帶寬為50KHz的阻抗匹配網絡，TVS管Zl用於避免來自電網的高壓衝擊損壞載波模塊。
權利要求1.一種OFDM載波通信模塊，包括電源電路、控制器、OFDM載波晶片、功率驅動電路、接收濾波電路、載波信號耦合電路以及過零信號產生電路，所述的電源電路為載波模塊提供工作電源，所述的控制器連接於電錶端和OFDM載波晶片之間，所述的功率驅動電路和接收濾波電路連接於OFDM載波晶片與載波信號耦合電路之間，所述的載波信號耦合電路與電力線連接，所述的過零信號產生電路提供工頻過零信號給OFDM載波晶片。
2.如權利要求I所述的一種OFDM載波通信模塊，其中所述的功率驅動電路為AB類放大器。
3.如權利要求I所述的一種OFDM載波通信模塊，其中所述的功率驅動電路為D類放大 器。
4.如權利要求I所述的一種OFDM載波通信模塊，其中所述的OFDM載波晶片為TA6102A。
5.如權利要求I所述的一種OFDM載波通信模塊，其中所述的接收濾波電路為截止頻率為250KHz的高通濾波器。
6.如權利要求I所述的一種OFDM載波通信模塊，其中所述的載波通信模塊載波頻率範圍為 290KHz-340KHz。
7.如權利要求I所述的一種OFDM載波通信模塊，其中所述的載波耦合電路為中心頻率為315KHz帶寬為50KHz的阻抗匹配網絡。
專利摘要本實用新型公開了一種OFDM載波通信模塊，包括電源電路、控制器、OFDM載波晶片、功率驅動電路、接收濾波電路、載波信號耦合電路以及過零信號產生電路。本實用新型的優點是模塊使用OFDM載波晶片TA6102A，實現高速遠距離載波通信，通信速率最高可達150kbps，實用可到達20kbps以上，由於使用OFDM多載波調製解調技術，發射功率譜平均分配到所用的載波頻段內，使得各個頻點的發射功率符合國標的要求。晶片集成了臺區識別的功能，可以配合臺區識別發射儀識別電錶所在的臺區，實現電錶檔案的自動管理。
文檔編號H04L27/26GK202495963SQ20122013006
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者代向明, 杜波, 範濤 申請人:北京華強智連微電子有限責任公司