一种三相电力线通信系统中的通信装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种三相电力线通信系统中的通信装置，包括数据处理控制单元、与三相电力线各相相连的各相载波耦合电路和载波接收电路；所述的载波接收电路包括与各相载波耦合电路相连的各相滤波电路、叠加电路、选频放大电路、调频检波电路；调频检波电路与数据处理控制单元连接。本实用新型相较现有技术，通信效果更好，提高了通信稳定性和抗干扰能力。
【专利说明】
一种三相电力线通信系统中的通信装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力线通信系统领域，具体涉及一种三相电力线通信系统中的通
I Pt 目.0
【背景技术】
[0002]随着计算机技术的迅速发展，同时伴随着国内外电力线载波通信技术的普及，利用电力线进行通信的大环境已逐渐成熟。电力线路遍布用电各处，利用现有的电力网作为信息传输媒介，则不用重新布线，可以节省大量的物力人力。
[0003]目前，国内电力线通信系统的电能表、集中器等普遍都采用窄带低频电力线载波、485布线或无线通信方式。这些通信方式普遍存在带宽过窄、速率过低、施工难度大、实时性差、不能实现双向快速通信等问题，难以满足建设“用电信息一体化采集平台”的要求。
[0004]传统的三相电力线通信系统中的载波通信装置采用一个接收电路接收某一相电力线上的载波信号，这样做存在接收端容易只受某一相电力线的信道特性影响，从而造成通信效果不佳、稳定性不高，易被干扰等问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种三相电力线通信系统中的通信装置，较现有技术，通信效果更好，提高了通信稳定性和抗干扰能力。
[0006]为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种三相电力线通信系统中的通信装置，包括数据处理控制单元、与电力线各相连接的各相载波耦合电路和载波接收电路;所述的载波接收电路包括各相滤波电路、叠加电路、选频放大电路、调频检波电路;各相滤波电路的输入端与各相载波耦合电路的输出端连接;调频检波电路与数据处理控制单元连接。
[0008]进一步地，所述的各相滤波电路包括三组第一电感、第一电容、第二电感、第二电容;各组的第二电感与第二电容并联后与第一电感和第一电容串联;各相滤波电路一端与各相载波耦合电路连接，另一端与叠加电路连接。
[0009]进一步地，所述的各相滤波电路还包括三组第一稳压二极管与第二稳压二极管，各组的第一稳压二极管与第二稳压二极管反向并联后形成钳位电路并与第二电感和第二电容并联。
[0010]进一步地，所述的叠加电路包括三组第三电容和第二电阻；各组的第三电容与第二电阻串联后一端与各相滤波电路连接，另一端相互连接后接选频放大电路。
[0011 ]进一步地，所述的选频放大电路包括运算放大器、高通滤波电路、第八电容;叠加电路的输出端接运算放大器信号输入端；高通滤波电路一端与运算放大器信号输出端连接，另一端与第八电容串联后接调频检波电路;高通滤波电路包括第七电容、第四电感、第三电感、第六电容，第七电容、第四电感并联后与第三电感、第六电容串联。
[0012]进一步地，所述的调频检波电路包括调频中放器MC3361、455K陶瓷电容、鉴频器；选频放大电路的输出端接调频中放器MC3361管脚16;数据处理控制单元发出的180K固定频率信号输出至调频中放器MC3361管脚I; 455K陶瓷电容的输入端接调频中放器MC3361管脚3，输出端接调频中放器MC3361管脚5;鉴频器接调频中放器MC3361管脚8;数字信号经调频中放器MC3361管脚11输出至数据处理控制单元。
[0013]本实用新型所述的技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是:
[0014]由于载波接收电路采用滤波、选频、叠加、放大、检波等手段，对比排除了干扰信号，并对相同信息进行叠加放大，从而提高的载波信号增益及信噪比，使得载波通信效果更好，通信稳定性更高，抗干扰能力更强。
[0015]由于在各相滤波电路中采用高通滤波电路，使得高频信号得以无损通过，工频信号得以排除。
[0016]由于在各相滤波电路中采用钳位电路，得以将信号钳位在安全电压内。
[0017]由于采用叠加电路，得以使载波信号增益。
[0018]由于在选频放大电路中采用运算放大器和高通滤波电路，得以将叠加的载波信号进行选频滤波，排除了干扰信号，提高了信噪比。
[0019]调频检波电路中，调频中放器将载波信号与数据处理控制单元输入的固定180频率信号混频后，将产生中心频点为455K和95K的两个窄带信号；再通过455K陶瓷电容滤波，滤除了 95K窄带信号，再经调频中放器放大后进行检波处理，将455K窄带信号转换为O或I的数字信号，从而实现了从载波模拟信号到数字信号的转换。
【附图说明】
[0020]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0021 ]图1为本新型电路模块逻辑示意图；
[0022]图2为载波接收电路原理图；
[0023]图3为调频中放器MC3361的原理图；
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025]如图1所示，本实用新型所述的一种单相电力线通信系统中的通信装置，包括:
[0026]数据处理控制单元、电源模块、外置串口通讯模块、串口接收发送指示电路、数据接收发送指示电路、分别与三相电力线各相连接的各相载波耦合电路、各相过零检测电路，及与各相载波耦合电路连接的各相载波发送电路和载波接收电路。
[0027]所述的数据处理控制单元的主要功能有:接收载波接收电路上的载波信号并进行相应的处理;生成载波信号并传送到载波发送电路;接收过零检测电路的过零信号并进行相应的处理;与外部设备进行串口通信并进行相应的处理;确定当前数据收发状态并控制数据接收发送指示电路;确定当前串口通信收发状态并控制串口接收发送指示电路。
[0028]所述的电源模块输出端连接数据处理控制单元电源端，为数据处理控制单元以及连接至数据处理控制单元的电路模块进行供电。
[0029]所述的外置串口通讯模块的输入端、输出端与数据处理控制单元连接，为数据处理控制单元提供与外部设备进行串口通信的接口。
[0030]所述的与三相电力线各相连接的各相载波耦合电路，信号输入端与相对应的载波发送电路连接，信号输出端与载波接收电路连接，其主要功能有:对三相载波接收处理时，针对单相电力线进行高通滤波，滤除工频干扰取得高频有用信号，并将单相的高频信号经过耦合，再传送给对应某相的载波接收电路;进行载波发送处理时，将载波信号通过耦合线圈传送到某相电力线上传输。
[0031 ]所述的各相过零检测电路一端连接电力线各相，另一端连接数据处理控制单元；主要功能有:检测某一相电力线是否存在过零点，并将检测结果传送给数据处理控制单元作相应处理。
[0032]所述的各相载波发送电路输出端与相应的各相载波親合电路的信号输入端连接，输入端与数据处理控制单元连接，主要功能有:对数据处理控制单元传送的载波信号进行信号功率放大，并将放大后的载波信号传送到载波耦合电路。
[0033]所述的载波接收电路包括各相滤波电路、叠加电路、选频放大电路、调频检波电路;各相滤波电路的输入端与各相载波耦合电路的输出端连接;调频检波电路与数据处理控制单元连接，其主要功能是从各相载波耦合电路接收载波信息，并作滤波、叠加、放大、调频、检波等处理，将包括原始数据信息的载波信号转换成O或I的高低电平信号传到数据处理控制单元。
[0034]由于载波接收电路采用滤波、选频、叠加、放大、检波等手段，对比排除了干扰信号，并对相同信息进行叠加放大，从而提高了载波信号增益及信噪比，使得载波通信效果更好，通信稳定性更高，抗干扰能力更强。
[0035 ]如图2、图3所示，载波接收电路包括各相滤波电路、叠加电路、选频放大电路、调频检波电路。
[0036]各相滤波电路包括三组第一电阻R1、第一电感L1、第一电容Cl、第二电容C2、第二电感L2、第一稳压二极管VDl、第二稳压二极管VD2 ο各组的第二电容C2与第二电感L2并联后与第一电感L1、第一电容Cl、第一电阻Rl串联，从而构成高通滤波电路并与相应的各相载波耦合电路连接。第一稳压二极管VDl与第二稳压二极管VD2反向并联后形成钳位电路并与第二电感L2和第二电容C2并联，从而将信号钳位在安全电压内。
[0037]叠加电路包括三组第三电容C3和第二电阻R2;各组的第三电容C3和第二电阻R2串联后一端与各相滤波电路连接，另一端相互连接后接选频放大电路。其中第三电容C3起耦合作用。由于采用叠加电路，得以使载波信号增益。
[0038]选频放大电路包括运算放大器U1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第三电感L3、第四电感L4。运算放大器Ul采用单电源双运放器MCP602。
[0039]叠加电路的输出端连接MCP602的管脚2JCP602的管脚8接5V电源并经第五电容C5接地。MCP602的管脚5通过第六电阻R6分压后接5V电源，管脚5并经第五电阻R5与第四电容C4并联后接地。MCP602的管脚4接地。MCP602的管脚6、7连接后通过第四电阻R4连接管脚3。MCP602的管脚I通过第三电阻R3连接叠加电路输出端，并与第七电阻R7、高通滤波电路、第八电容C8串联后接调频检波电路;高通滤波电路由第七电容C7、第四电感L4并联后再与第三电感L3、第六电容C6串联构成。
[0040]MCP602经过两级选频运放，将叠加电路传送过来的信号放大后，再经高通滤波电路滤波，再由第八电容CS耦合后传送给调频检波电路。从而将叠加的载波信号进行选频滤波，排除了干扰信号，提高了信噪比。
[0041 ] 调频检波电路包括调频中放器MC3361、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻Rl O、第i^一电阻1?11、第十二电阻1?12、第十三电阻1?13、第十四电阻1?14、第五电感1^5、第九电容〇9、第十电容C10、第^^一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、455K陶瓷电容Z1、鉴频器Z2;陶瓷电容选用LT455BW;鉴频器选用CDBMC8。
[0042 ]选频放大电路输出端接MC3361的管脚16;数据处理控制单元输出180K的固定频率信号，经第五电感L5、第九电容C9并联后再与第八电阻R8串联组成的带通滤波电路，再经第十电容ClO耦合后输入MC3361的管脚I。来自来自管脚I的180K固定频率信号经MC3661内的振荡器振荡后再与来自管脚16的载波信号混频，混频后产生中心频点为455K和95K的两个窄带信号；混频信号由管脚3输出至455K陶瓷电容Z1，滤除95K窄带信号后，并将455K信号输出至管脚5。再经MC3361内的中频放大器放大后，输出至检波器，鉴频器Z2与第十电阻RlO并联后一端接5V电源，另一端输出至MC3361的管脚8，并与检波器连接，检波器将455K窄带信号转换成O或I的数字信号，再由管脚9，经第十三电阻R13、第十五电容C15、第十二电阻R12串联后接至MC3361的管脚10，并由MC3361内的滤波放大器放大后，经MC3361的管脚11输出至数据处理控制单元。
[0043]调频检波电路的其他部分还包括:MC3361的管脚4接5V电源，管脚15接地;管脚4与管脚15之间接第十三电容C13JC3361的管脚12与第十四电容C14的一端连接，第十四电容C14的另一端首先与管脚11连接，其次经第十一电阻RU后与管脚10连接，再次经第十四电阻R14后接5V电源。管脚6、7各经第^^一电容Cll、第十二电容C12后连接第九电阻R9，再连接5V电源。管脚9经第十三电阻R13后再接第十六电容C16后接地。
[0044]由于调频检波电路通过混频、选频、鉴频、检波、放大等处理，实现了从载波模拟信号到数字信号的转换。
[0045]上述说明描述了本实用新型的优选实施例，但应当理解本实用新型并非局限于上述实施例，且不应看作对其他实施例的排除。通过本实用新型的启示，本领域技术人员结合公知或现有技术、知识所进行的改动也应视为在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种三相电力线通信系统中的通信装置，包括数据处理控制单元、与三相电力线各相连接的各相载波耦合电路和载波接收电路； 其特征是: 所述的载波接收电路包括各相滤波电路、叠加电路、选频放大电路、调频检波电路;各相滤波电路的输入端与各相载波耦合电路的输出端连接;调频检波电路与数据处理控制单元连接。2.如权利要求1所述之一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的各相滤波电路包括三组第一电感、第一电容、第二电感、第二电容;每组的第二电感与第二电容并联后与第一电感和第一电容串联;各相滤波电路一端与各相载波耦合电路连接，另一端与叠加电路连接。3.如权利要求2所述的一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的各相滤波电路还包括三组第一稳压二极管与第二稳压二极管，每组的第一稳压二极管与第二稳压二极管反向并联后形成钳位电路并与第二电感和第二电容并联。4.如权利要求1、2或3所述的一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的叠加电路包括三组第三电容和第二电阻；各组的第三电容与第二电阻串联后一端与各相滤波电路连接，另一端相互连接后接选频放大电路。5.如权利要求1、2或3所述的一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的选频放大电路包括运算放大器、高通滤波电路、第八电容;叠加电路的输出端接运算放大器信号输入端;高通滤波电路一端与运算放大器信号输出端连接，另一端与第八电容串联后接调频检波电路;高通滤波电路包括第七电容、第四电感、第三电感、第六电容，第七电容、第四电感并联后与第三电感、第六电容串联。6.如权利要求4所述的一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的选频放大电路包括运算放大器、高通滤波电路、第八电容;叠加电路的输出端接运算放大器信号输入端;高通滤波电路一端与运算放大器信号输出端连接，另一端与第八电容串联后接调频检波电路;高通滤波电路包括第七电容、第四电感、第三电感、第六电容，第七电容、第四电感并联后与第三电感、第六电容串联。7.如权利要求1、2、3或6所述的一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的调频检波电路包括调频中放器MC3361、455K陶瓷电容、鉴频器;选频放大电路的输出端接调频中放器MC3361管脚16;数据处理控制单元发出的180K固定频率信号输出至调频中放器MC3361管脚I; 455K陶瓷电容的输入端接调频中放器MC3361管脚3，输出端接调频中放器MC3361管脚5;鉴频器接调频中放器MC3361管脚8;数字信号经调频中放器MC3361管脚11输出至数据处理控制单元。8.如权利要求4所述的一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的调频检波电路包括调频中放器MC3361、455K陶瓷电容、鉴频器;选频放大电路的输出端接调频中放器MC3361管脚16;数据处理控制单元发出的180K固定频率信号输出至调频中放器MC3361管脚I; 455K陶瓷电容的输入端接调频中放器MC3361管脚3，输出端接调频中放器MC3361管脚5;鉴频器接调频中放器MC3361管脚8;数字信号经调频中放器MC3361管脚11输出至数据处理控制单元。9.如权利要求5所述的一种三相电力线通信系统中的通信装置，其特征是:所述的调频检波电路包括调频中放器MC3361、455K陶瓷电容、鉴频器;选频放大电路的输出端接调频中放器MC3361管脚16;数据处理控制单元发出的180K固定频率信号输出至调频中放器MC3361管脚I; 455K陶瓷电容的输入端接调频中放器MC3361管脚3，输出端接调频中放器MC3361管脚5;鉴频器接调频中放器MC3361管脚8;数字信号经调频中放器MC3361管脚11输出至数据处理控制单元。
【文档编号】H04B3/56GK205693671SQ201620582567
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月15日 公开号201620582567.9, CN 201620582567, CN 205693671 U, CN 205693671U, CN-U-205693671, CN201620582567, CN201620582567.9, CN205693671 U, CN205693671U
【发明人】吴元彬
【申请人】陕西奇俊电子科技有限公司