一种双绞线载波通信电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，具体涉及一种双绞线载波通信电路。

背景技术：

通信自动抄表功能是智能电表的重要部分之一。在国际标准iec62056-31中，规定了一种基于50khz载波的双绞线通信方案。该方案有着较强的抗干扰性、较长的传输距离，通信速率最大可达9600bps的通信抄表方案。

根据国际标准的规定需要使用50khz载波对载波信号进行调制，因此，在设计双绞线载波通信电路时还需要增加50khz载波信号生成电路。现有技术中双绞线载波通信电路功耗大，影响电表寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种双绞线载波通信电路，以降低双绞线载波通信电路的功耗高的问题。

根据第一方面，一种双绞线载波通信电路，与通信总线连接，包括：

耦合电路，与所述通信总线连接；

控制解调电路，与所述耦合电路连接，用于接收所述通信总线的载波信号；

发送电路，与所述耦合电路连接，其中，所述发送电路还与所述控制解调电路连接，用于接收所述控制解调电路输出的载波信号，所述耦合电路进行数据传输。

利用耦合电路、控制解调电路、和发送电路，其中控制解调电路输出50khz通信载波信号，减少电路元件，简化电路，从而降低电路的功耗。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，控制解调电路包括：控制器、偏置电路和直流隔离电路，所述控制器电连接所述偏置电路和所述直流隔离电路。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，偏置电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述控制器的第一输入端连接所述第一电阻和所述第二电阻的第一端，所述第一电阻的第二端接电源，所述第二电阻的第二端接地；所述第三电阻和所述第四电阻的第一端连接所述控制器的第一输入端，所述第三电阻的第二端接电源，所述第四电阻的第二端接地。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，直流隔离电路包括第一电容，所述第一电容串联在第一电阻和第二电阻第一端与第三电阻和第四电阻第一端之间。

控制器连接偏置电路和直流隔离电路，以保证能够排除接收信号中的杂波信号，通过偏置电阻和滤波电容形成偏置滤波电路，从而保证电路处于正常工作状态，并通过加入第一电容滤除杂波，保证控制解调电路的工作稳定。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，耦合电路包括：

第二电容，所述第二电容的第一端连接所述控制器的第一输入端，所述第二电容的第二端连接耦合元件的第一端；

耦合元件，所述耦合元件第二端接地，所述耦合元件的第三端连接所述第三电容的第一端，所述第三电容的第二端连接所述通信总线；所述耦合元件的第四端连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端连接所述通信总线；其中，所述耦合元件的第一端连接所述第四电容第一端，所述第四电容第二端接地。

二极管，所述二极管的第一端连接所述耦合元件的第一端，所述二极管的第二端连接所述耦合元件的第二端。

耦合电路通过使用耦合元件实现能量和信号的传输，保证电路工作正常，实现阻抗变换，以保证电路功能能够充分利用。并且通过组合的lc电路保证传输信号的准确。

结合第一方面，在第一方面第五实施方式中，发送电路包括：

调制电路，所述调制电路包括调制器，所述调制器的第一端与所述控制器的第一输出端连接，所述调制器的第二端与所述控制器的第二输出端连接；其中，所述调制电路接收控制解调电路的载波信号，并对接收到的载波信号进行调制后传输给耦合电路；

开关电路，所述开关电路的第一端与所述控制器的使能端连接，所述开关电路的第二端和耦合电路连接；其中，所述开关电路用于接收所述控制器发出的电平信号并控制调制电路接通或断开。

结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，调制器还包括第三端、第四端和第五端，所述调制器的第三端接地，所述调制器的第四端连接第二电容的第一端，所述调制器的第五端与电源连接。

结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，开关电路包括第一开关管，所述第一开关管的第一端与所述控制器的使能端连接，所述第一开关管的第二端与电源连接，所述第一开关管的第三端与第二开关管和第三开管的第一端连接；所述第二开关管，所述第二开关管的第二端与所述第三开关管的第三端连接，所述第二开关管的第三端接地；所述第三开关管的第二端与所述第二电容的第二端连接。

结合第一方面，在第一方面第八实施方式中，发送电路包括：

第八电阻，所述第八电阻的第一端与所述第一开关管的第三端连接，所述第八电阻的第二端与所述第二开关管的第二端，或，所述第三开关管的第三端连接。

结合第一方面，在第一方面第九实施方式中，发送电路还包括：

第五电容，所述第五电容串联在所述调制器的五端与地之间。

利用发送电路把从控制器输出的调制信号和载波信号进行阻抗调整，从而消除寄生参数产生的信号杂波，保证信号传输时的信号质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的双绞线载波通信电路结构框图；

图2为本实用新型实施例的双绞线载波通信电路的控制解调电路的结构图；

图3为本实用新型实施例双绞线载波通信电路的的耦合电路的结构图；

图4为本实用新型实施例双绞线载波通信电路的发送电路的结构图；

图5为本实用新型可选实施例的电路结构图；

附图标记：

10-控制解调电路；20-耦合电路；30-通信总线；40-发送电路；u1-控制器；r1-第一电阻；r2-第二电阻；r3-第三电阻；r4-第四电阻；r5-第五电阻；r6-第六电阻；c1-第一电容；c2-第二电容；c3-第三电容；c4-第四电容；c5-第五电容；c6-旁路电容；c7-第七电容；x1-晶体振荡器；t1-耦合元件；r7-第七电阻；u2-调制器；q1-第一开关管；q2-第二开关管；q3-第三开关管；r8-第八电阻；r9-第九电阻；r10-第十电阻；r11-上拉电阻。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例提供一种双绞线载波通信电路，如图1所示，与通信总线30连接，包括：

耦合电路20，与所述通信总线30连接；耦合电路20作为载波信号的接收或发送端，与通信设备连接，用于传递载波信号，需要通过通信总线30作为传递媒介进行信号传输。

控制解调电路10，与所述耦合电路20电连接，用于接收和发送所述通信总线30的载波信号；控制解调电路10接收载波信号，对载波信号进行判断处理，并且通过控制解调电路10输出调制信号，从而实现简化电路，在保证在现有设计的基础功能上，进一步减小电路功耗的问题，从而延长电路的使用寿命。

发送电路40，与所述耦合电路20连接，其中，所述发送电路40还与所述控制解调电路10连接，用于接收所述控制解调电路10输出的载波信号，所述耦合电路20进行数据传输。发送电路40接收控制解调电路10的载波信号，发送电路40对载波信号进行调制，输出符合要求的方波信号，并且在进行调制过程中，发送电路40对接收到的载波信号进行了杂波参量消除，从而保证信号在传递过程的准确性。

通信总线30上的载波信号经过耦合电路20，再到控制解调电路10，控制解调电路10对所接收的载波信号进行处理，其中控制解调电路10还需要输出50khz通信载波信号；把50khz通信载波信号送入发送电路40，发送电路40对50khz通信载波信号经调制处理后，再通过耦合电路20传输到通信总线30上进行数据通信。

利用耦合电路20、控制解调电路10、和发送电路40，其中控制解调电路10输出50khz通信载波信号，从而简化电路，进而减少电路元件，从而降低电路的功耗。

具体的，一种双绞线载波通信电路，如图2-4所示，控制解调电路10包括控制器u1、比较电路、偏置电路和直流隔离电路。其中，比较电路包括第五电阻r5和第六电阻r6，偏置电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4,直流隔离电路包括第一电容c1；其中，所述控制器u1的第一输入端12连接所述第五电阻r5的第一端和所述第六电阻r6的第一端，所述第五电阻r5的第二端接电源，所述第六电阻r6的第二端接地；所述控制器u1的第二输入端11连接所述第一电阻r1的第一端和所述第二电阻r2的第一端，所述第一电阻r1的第二端接电源，所述第二电阻r2的第二端接地；所述控制器u1第二输入端11还连接所述第一电容c1的第一端；所述第一电容c1的第二端连接所述第三电阻r3和所述第四电阻r4的第一端，所述第三电阻r3的第二端接电源，所述第四电阻r4的第二端接地。

通过第一电阻r1至第四电阻r4，形成偏置电路保证电路的工作稳定，使用第一电容c1隔离直流信号，仅允许交流信号通过，保证载波信号稳定输入至控制器u1内部的比较(逻辑判断)端进行比较判断，从而保证所输入载波信号的准确。

此外，为了使电路正常工作，控制器u1需要设计外围电路，使控制器u1能够进行正常工作。例如：在控制器u1的引脚2和3上外接12m/24m/33m时钟晶振x1保证控制器u1工作正常，或是在控制器u1的复位引脚4接入第七电容c7和上拉电阻r11，也可以接入按键进行手动复位。

可选的，在控制器u1的电源端接入旁路电容c6，以防止交流信号的干扰。

可选的，在控制器u1的输入端11、12/输出端13连接电阻以保证后级电路能够正常工作，防止电流/电压突变造成的电路的损坏。

耦合电路20包括：第二电容c2，所述第二电容c2的第一端连接所述控制器u1的第二输入端，所述第二电容c2的第二端连接耦合元件t1的第一端；

耦合元件t1，所述耦合元件t1第二端接地，所述耦合元件t1的第三端连接所述第三电容c3的第一端，所述第三电容c3的第二端连接所述通信总线30；所述耦合元件t1的第四端连接所述第七电阻r7的第一端，所述第七电阻r7的第二端连接所述通信总线30；其中，所述耦合元件t1的第一端连接所述第四电容c4第一端，所述第四电容c4第二端接地；

二极管d1，所述二极管d1的第一端连接所述耦合元件t1的第一端，所述二极管d1的第二端连接所述耦合元件t1的第二端。

由耦合元件t1所组成的耦合电路20，可以连接二极管d1和电阻、电容，从而保证能够进行能量和信号的传递。其中，二极管d1能够防止信号电流过大对后级设备及电路造成损坏，起到浪涌保护和静电保护。

发送电路40包括：调制电路和开关电路，所述调制电路包括调制器u2，所述调制器u2的第一端与所述控制器u1的第一输出端13连接，所述调制器u2的第二端与所述控制器u1的第二输出端5连接，所述调制器u2的第三端gnd接地，所述调制器u2的第四端连接所述第二电容c2的第一端连接，所述调制器u2的第五端与电源连接；具体的，调制器u2接收控制器u1发送的载波信号，其中载波信号是通过串口进行数据交换，且调制器u2接收50khz信号和载波信号，送入调制器u2中，并输出50khz的矩形波，从而保证电路正常运行，其中由于调制器u2可以是三态门，保证当连通电路时可以传送“0”或“1”,并在断开时对信号线上的信息不产生影响，保证电路能够正常工作。

开关电路包括：第一开关管q1，所述第一开关管q1的第一端与所述控制器u1的使能端8连接，所述第一开关管q1的第二端与电源连接，所述第一开关管q1的第三端与第二开关管q2和第三开管q3的第一端连接；所述第二开关管q2，所述第二开关管q2的第二端与所述第三开关管q3的第三端连接，所述第二开关管q2的第三端接地；所述第三开关管q3的第二端与所述第二电容c2的第二端连接。第一开管，通过连接使能信号调整阻抗，从而消除寄生参数所产生的杂波信号，而第二开关管q2和第三开关管q3组合形成推挽电路，从而改善电路的静态工作电流，减少电路的输出损耗，提高电路的工作效率。

优选的，第一开关管q1为三极管，第二开关管q2和第三开关管q3为mos管。

其中，所述开关电路还包括第八电阻r8，所述第八电阻r8的第一端与所述第一开关管q1的第三端连接，所述第八电阻r8的第二端与所述第二开关管q2的第二端，或，所述第三开关管q3的第三端连接。

所述调制电路还包括第五电容c5，所述第五电容c5串联在所述调制器u2第五端与地之间，起到滤波作用。

发送电路40把接收到的信号发出，通过耦合接收，发送耦合的方式把信号进行传递，并通过使用控制解调电路10集成输出调制信号，从而简化电路，保证电路能够在满足现有技术的功能下，从而因简化电路而减少元件，进而减少功耗。

可选的，耦合元件t1可以是耦合电感，和/或，耦合变压器。

可选的，耦合方法可以是直接耦合和变压器耦合等；例如：使用变压器耦合或电容耦合，其中主要是使后一级的工作点不受前一级的影响，需要在直流方面把前一级和后一级分开，同时，又能使交流信号从前一级顺利的传递到后一级，保证信号的质量，其中，使用变压器进行耦合更适用于大信号或强信号。

可选的，所述二极管d1包括：静电保护器。

本实用新型实施例提供一种可选的电路，如图5所示，包括：控制与解调电路，信号发送电路40，信号耦合电路20。

控制解调电路10采用智能控制器u1，还包括比较部分、偏置部分和直流隔离部分，保证控制器u1的正常运行，并能输出调制用的50khz方波，同时控制器u1对整个电路进行控制。也可以由电能表主芯片控制整个电路的开关，满足低功耗等要求。偏置部分及直流隔离部分，对输入信号进行偏置和直流隔离，并输入智能控制器u1的比较器管脚，其中偏置电压取中间电压，例如：r1/r2，其取值则为3.3v/2。通过单片机对信号进行解调、滤波，最终输出标准的串口信号给各电路保证各个电路工作正常。

其中，控制与解调电路的信号的输出脚还连接有发送电路40；发送电路40由三态输出门u2，电容c5，电阻r10、r9、r8,三极管q1,mos管q2、q3组成。串口信号通过u2输出带50khz调制的方波信号，并通过输出使能信号调整阻抗，消除寄生参数所产生的杂波信号，使输出波形更加平滑。此外，耦合电路20包括电容c2、c3、c4,tvs管d1，耦合变压器t1，电阻r7，接线端子j1。其中，发送的信号经过c2滤除直流，同时c2与t1的漏感还可以构成lc滤波器。

可选的，控制器u1可以是单片机、arm等控制芯片，其中，控制器u1正常工作需要满足最小工作系统，也就是需要有时钟电路和复位电路。

其中复位电路可以是电容，电阻组成，时钟电路可以是时钟晶振和电容组成，保证电路运行时的准确性。

可选的，发送电路40可以是与非门逻辑器件组成，对电路的工作模式，或，工作状态组成。

可选的，发送电路40通过三极管组成的电路进行功率放大，从而减小因电路波动造成的电路损坏，保证电路正常工作。

本实用新型所提供的实施例，使用3.3v系统供电，载波信号从控制总线30接口接入耦合电路20，耦合电路20对接收到的载波信号进行放大和隔离直流信号并传输给偏置电路，偏置电路将交流信号变为直流信号，并传递给控制器u1。其中控制器u1外围设置有比较电路，其比较电路的输入端可以是控制器u1的接收端，接收端可以接入2个比较信号，其中一个比较信号是所接收的载波信号。耦合电路20输出载波信号的一端与控制器接收端11脚连接，控制器接收端12脚与电源连接，通过进行信号对比判断，执行电路控制。控制器u1判断完成后，对载波信号进行发送，其中控制器u1的第一输出端13，输出50khz载波信号，给发送电路40的调制电路，调制电路对所接收的信号进行调制处理，并把信号输送给耦合电路20，同时控制器u1的使能端8还需要向发送电路40的开关电路发送指令，当控制器u1的使能端输出低电平时，第一开关管q1的基极接收到低电平后，第三开关管q3输出高电平，此时经调制电路调制后的载波信号可以通过耦合电路传输到控制总线30,此时通信电路处于信号发送状态。经过第一开关管q1进行信号放大，进行阻抗调整，以便消除寄生参量，保证所输出的信号的稳定。当控制器u1处于信号接收状态，控制器u1的使能端8输出高阻态到第以开关管q1，则第三开关管q3输出高阻态，此时调制电路无信号输出到耦合电路，此时通信电路处于信号接收状态。

可选的，载波信号包括数据信息。

可选的，控制器u1所输出的是串口信号，利用串口进行数据之间的相互通信。

可选的，通过简化电路使得所消耗的静态电流减小，从而抑制噪声干扰。

可选的，通过把现有利用分立元件的硬件滤波变为通过单片机控制的软件滤波，并且减少需要单独设计的50khz电路的搭建，直接集成在控制器u1中，通过合理的电路组合直接输出50khz载波信号，从而减小电子元件的使用，简化电路，减小功耗。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。