双模综合阻波器的制作方法

本发明涉及载波及无线射频通信技术领域，特别涉及一种双模综合阻波器。

背景技术：

随着全国范围电网大改造的展开，如何解决日益庞大的供电网络自动化管理问题已迫在眉睫。利用低压电力载波通信技术来传输用电数据，实现及时有效收集和统计，提高电力系统对供电质量监控能力和管理水平，是目前国内外公认的一个优选方案。低压电力线是最为广泛的一种通讯媒介网络，采用合适技术充分用好这一现成的媒介，使低压电力线载波抄表系统达到实用化的需求，所产生的经济效益和生产效率是显而易见的。但由于低压电力网结构的复杂性、线路高频信号衰减严重，特别是电网各种干扰的随机性和无规律性，加上电力网络的分布电容、分布电感、负载性质、负载阻抗值、噪声等都是动态的而不是恒定的，电力载波技术具有一定的局限性。近年来，随着无线通信技术的发展，采用无线自组网通信方式，其优势是非常明显的，通信网络与用电环境无关，网络稳定可靠，网络内单一节点出现故障不会引起其他节点正常通信故障。为了提高抄表成功率采用电力线载波和无线自组网通信方式两条不同通信方式的互为备用的通信信道，充分结合载波与无线各自的优点。采用双模通信集抄技术，抄表成功率达100％。

然而，在双模通信集抄模拟通信(模拟通信也就是，在实验室通过建立载波通信信道和无线通信模拟现场通信环境，对载波信号及无线射频信号进行对应的衰减，进而实现对双模通信集抄系统通信性能进行测试)和实际通信过程中，多个用户电表(或双模采集器)之间以及集中器与多个用户电表组网，每个用户电表(或双模采集器)作为该网络中的一个从节点，集中器作为该网络中的一个主节点，而且每个节点之间形成有两个通信信道，即载波通信信道及无线通信信道。抄读时，抄控器发送抄读指令至集中器，集中 器通过载波通信信道和无线通信信道分别转发抄读指令至用户电表或双模采集器，同理，用户电表之间转发所述抄读指令也是通过载波通信信道和无线通信信道分别转发；对应的，用户电表或双模采集器响应该抄读指令，将对应的抄读数据同样分别通过载波通信信道和无线通信信道上传至集中器，再通过集中器上传至抄控器即可完成抄读。

也就是说，由于采用双模通信技术，所以，集中器、用户电表(或双模采集器)转发的抄读指令以及用户电表上传的抄读数据均是以载波信号和无线射频信号两种方式分别进行的，如此，实现电力线载波和无线自组网双模通信抄读。

因此，针对电表内的载波无线双模通信模块发出的载波信号和无线射频信号，需要分别设计一套复杂的线路来将载波信号和无线射频信号分离，进而形成独立的模拟通道，其模拟线路结构复杂，成本高，维护不方便。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种双模综合阻波器。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种双模综合阻波器，包括：

同轴输入端，用以接收包含第一载波信号和第一无线射频信号的第一混合信号；

第一滤波耦合单元，所述第一滤波耦合单元的输入端与所述同轴输入端相连，用以将所述第一载波信号从所述第一混合信号中剥离；

交流电源滤波单元，所述交流电源滤波单元具有一用以连接交流电源的电源输入端及一连接载波无线双模通信模块的电源输出端；所述电源输出端与所述第一载波耦合器的输出端相连，用以将所述第一载波信号输入至所述载波无线双模通信模块，以及输出所述载波无线双模通信模块发送包含第二载波信号和第二无线射频信号的第二混合信号；

第二滤波耦合单元，所述第二滤波耦合单元的输入端与所述电源输出端相连，用以将所述第二载波信号从所述第二混合信号中剥离；

同轴输出端，所述同轴输出端与所述第二滤波耦合单元的输出端相连， 用以输出所述第二载波信号。

优选地，所述第一滤波耦合单元包括：

第一滤波模块，所述第一滤波模块与所述同轴输入端相连，用以对所述第一混合信号进行一次滤波；

第一耦合变压器，所述第一耦合变压器与所述第一滤波模块相连，用以对一次滤波后所述第一混合信号进行耦合；

第二滤波模块，所述第二滤波模块与所述第一耦合变压器相连，用以将耦合后的所述第一混合信号进行二次滤波，以滤除所述第一无线射频信号，分离出所述第一载波信号。

优选地，所述第一滤波模块包括第一滤波电容及第一稳压二极管，所述第一滤波电容的一端与所述同轴输入端的正极相连，所述第一滤波电容的另一端与所述第一稳压二极管的一端相连，所述第一稳压二极管另一端与所述同轴输入端的负极相连；

所述第一稳压二极管的所述一端与所述第一耦合变压器的初级线圈的一端相连，所述第一稳压二极管的所述另一端与所述第一耦合变压器的初级线圈的另一端相连。

优选地，所述第二滤波模块包括第一电感、第二滤波电容及第一电阻，所述第一电感的一端与所述第一耦合变压器的次级线圈的一端相连，所述第一电感的另一端与所述第二滤波电容的一端及第一电阻的一端相连，所述第二滤波电容的另一端及第一电阻的另一端与所述电源输出端的正极相连，所述第一耦合变压器的次级线圈的另一端与所述电源输出端的负极相连。

优选地，所述第二滤波耦合单元包括：

第三滤波模块，所述第三滤波模块与所述电源输出端相连，用以对所述第二混合信号进行一次滤波；

第二耦合变压器，所述第二耦合变压器与所述第三滤波模块相连，用以对一次滤波后所述第二混合信号进行耦合；

第四滤波模块，所述第四滤波模块与所述第二耦合变压器相连，用以将耦合后的所述第二混合信号进行二次滤波，以滤除所述第二无线射频信号，分离出所述第二载波信号，并将所述第二载波信号输出值所述同轴输出端。

优选地，所述第三滤波模块包括第二电感、第三滤波电容及第二电阻， 所述第二电感的一端与所述第二耦合变压器的次级线圈的一端相连，所述第二电感的另一端与所述第三滤波电容的一端及第二电阻的一端相连，所述第三滤波电容的另一端及第二电阻的另一端与所述电源输出端的正极相连，所述第二耦合变压器的次级线圈的另一端与所述电源输出端的负极相连。

优选地，所述第四滤波模块包括第四滤波电容及第二稳压二极管，所述第四滤波电容的一端与所述同轴输出端的正极相连，所述第四滤波电容的另一端与所述第二稳压二极管的一端相连，所述第二稳压二极管另一端与所述同轴输出端的负极相连；

所述第二稳压二极管的所述一端与所述第二耦合变压器的初级线圈的一端相连，所述第二稳压二极管的所述另一端与所述第二耦合变压器的初级线圈的另一端相连。

优选地，所述交流电源滤波单元包括：

第五滤波模块，所述第五滤波模块与所述电源输入端相连，用以对输入交流电进行一次滤波；

共模扼流圈，所述共模扼流圈与所述第五滤波模块相连，用以滤除所述交流电中的电磁干扰；

第六滤波模块，所述第六滤波模块与所述共模扼流圈相连，用以对所述交流电进行二次滤波形成稳定的交流电。

优选地，所述第五滤波模块包括第五滤波电容，所述第五滤波电容的一端与所述电源输入端的正极相连，所述第五滤波电容的另一端与所述电源输入端的负极相连；

所述共模扼流圈中的一个线圈的一端与所述第五滤波电容的所述一端相连，所述共模扼流圈中的另一个线圈的一端与所述第五滤波电容的所述另一端相连。

优选地，所述第六滤波模块包括第六滤波电容、第三线圈、第四线圈及第七滤波电容，所述第六滤波电容的一端与所述共模扼流圈中的所述一个线圈的另一端相连，所述第六滤波电容的另一端与所述共模扼流圈中的所述另一个线圈的另一端相连；

所述第三线圈的一端与所述第六滤波电容的所述一端相连，所述第三线圈的另一端与所述第七滤波电容的一端及所述电源输出端的正极相连，所述 第四线圈的一端与所述第六滤波电容的所述另一端相连，所述第四线圈的另一端与所述第七滤波电容的另一端及所述电源输出端的负极相连。

本发明提供的双模综合阻波器，同轴输入端接入第一混合信号，第一滤波耦合单元可以对第一混合信号中的第一载波信号进行耦合，而对第一无线射频信号进行滤波，如此，可以滤去第一混合信号中的第一无线射频信号，进而分离出第一载波信号，分离后的第一载波信号通过交流电源滤波单元的电源输出端输入至载波无线双模通信模块；对应的，载波无线双模通信模块输出的第二混合信号，可以通过第二滤波耦合单元对第二混合信号中的第二载波信号进行耦合，对第二无线射频信号进行滤波，如此，第一滤除第二混合信号中的第二无线射频信号，进而分离出第二载波信号。藉此，解决了双模通信集抄组网中的载波信号与无线射频信号难以分离的问题。此外，通过本发明的双模综合阻波器对载波信号与无线射频信号进行分离，可以简化模拟组网系统的结构，大幅度降低系统成本。

附图说明

图1是本发明实施例双模综合阻波器的方框示意图；

图2是本发明实施例双模综合阻波器的电路示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照图1所示，本发明实施例提供了一种双模综合阻波器，包括同轴输入端11、第一滤波耦合单元10、交流电源滤波单元20、第二滤波耦合单元30及同轴输出端31。

具体的，同轴输入端11用以接收包含第一载波信号和第一无线射频信号的第一混合信号。该第一混合信号一般是网络中上一个节点(用户电表或双模采集器)发出的经过模拟的载波通信信道和无线通信信道衰减后的信号，因此，同轴输入端11一般连接上一个节点与当前节点之间模拟的载波通信信道和无线通信信道的输出端。其中，载波信号的载波频点中心频率优选为：150KHz-500KHz，无线射频信号的无线射频中心频率优选为：400MHz-800MHz。

第一滤波耦合单元10的输入端与同轴输入端11相连，用以将第一载波信号从第一混合信号中剥离。也就是说，第一滤波耦合单元10对第一混合信号中的第一载波信号具有耦合作用，而对第一混合信号中的第一无线射频信号具有阻波作用，因此，第一混合信号进入第一滤波耦合单元10之后，其中的第一载波信号能够从电力线上分离出来。

交流电源滤波单元20具有一用以连接交流电源的电源输入端21及一连接载波无线双模通信模块的电源输出端22。该电源输出端22与第一载波耦合器的输出端相连，用以将第一载波信号输入至载波无线双模通信模块，以及输出载波无线双模通信模块发送包含第二载波信号和第二无线射频信号的第二混合信号。

上述载波无线双模通信模块是用户电表(或双模采集器)内的通信单元，也就是说，一方面，电源输出端22是连接至用户电表(或双模采集器)的，用于将电源输入端21接入的交流电进行滤波后形成稳定的交流电为用户电表(或双模采集器)进行供电。另一方面，电源输出端22与第一载波耦合器的输出端相连，用于将第一载波耦合器分离出的第一载波信号加载至电源输出端22，再通过电力线传输至用户电表(或双模采集器)内的载波无线双模通信模块，最后由载波无线双模通信模块输出至用户电表(或双模采集器)。再一方面，对于用户电表(或双模采集器)通过载波无线双模通信模块发出的第二混合信号可以通过电源输出端22加载至电力线上。

第二滤波耦合单元30的输入端与电源输出端22相连，用以将第二载波 信号从第二混合信号中剥离。也就是说，对于用户电表(或双模采集器)通过载波无线双模通信模块发出的第二混合信号可以通过第二滤波耦合单元30进行载波信号的分离，具体的，第二滤波耦合单元30对第二混合信号中的第二载波信号具有耦合作用，而对第二混合信号中的第二无线射频信号具有阻波作用，因此，第二混合信号进入第二滤波耦合单元30之后，其中的第二载波信号能够从电力线上分离出来。

同轴输出端31与第二滤波耦合单元30的输出端相连，用以输出第二载波信号。同轴输出端31一般连接至当前节点与下一节点之间模拟的载波通信信道和无线通信信道的输入端。

换言之，第一滤波耦合单元10是用于对上一个节点发送至当前节点的第一混合信号进行分离的，以分离出第一载波信号，再将第一载波信号通过交流电源滤波单元20的电源输出端22加载至电力线，最终传输至当前节点；而第二滤波耦合单元30是用于对当前节点发送至下一节点的第二混合信号进行分离的，以分离出第二载波信号，再将第二载波信号通过同轴输出端31输出至下一节点。

根据本发明实施例提供的双模综合阻波器，同轴输入端11接入第一混合信号，第一滤波耦合单元10可以对第一混合信号中的第一载波信号进行耦合，而对第一无线射频信号进行滤波，如此，可以滤去第一混合信号中的第一无线射频信号，进而分离出第一载波信号，分离后的第一载波信号通过交流电源滤波单元20的电源输出端22输入至载波无线双模通信模块；对应的，载波无线双模通信模块输出的第二混合信号，可以通过第二滤波耦合单元30对第二混合信号中的第二载波信号进行耦合，对第二无线射频信号进行滤波，如此，第一滤除第二混合信号中的第二无线射频信号，进而分离出第二载波信号。藉此，解决了双模通信集抄组网中的载波信号与无线射频信号难以分离的问题。此外，通过本发明的双模综合阻波器对载波信号与无线射频信号进行分离，可以简化组网系统的结构，大幅度降低系统成本。

参照图2所示，在本发明的一个实施例中，第一滤波耦合单元10包括第一滤波模块101、第一耦合变压器102及第二滤波模块103。

第一滤波模块101与同轴输入端11相连，用以对第一混合信号进行一次滤波。第一耦合变压器102与第一滤波模块101相连，用以对一次滤波后第 一混合信号进行耦合；第二滤波模块103与第一耦合变压器102相连，用以将耦合后的第一混合信号进行二次滤波，以滤除第一无线射频信号，分离出第一载波信号。

也就是说，第一滤波模块101及第二滤波模块103对第一混合信号中的第一无线射频信号具有阻波作用，同轴输入端11接入的第一混合信号，通过第一滤波模块101进行一次滤波、第一耦合变压器102的耦合及第二滤波模块103的二次滤波，可以完全滤除第一混合信号中的第一无线射频信号，而第一混合信号中的第一载波信号则可以耦合至交流电源滤波单元20的电源输出端22。本实施例中采用的第一滤波耦合单元10可以将第一载波信号与第一无线射频信号完全分离，确保载波通信信道的稳定可靠。

更为具体的，在本发明的一个具体实施例中，第一滤波模块101可以包括第一滤波电容C1及第一稳压二极管D1，第一滤波电容C1的一端与同轴输入端11的正极相连，第一滤波电容C1的另一端与第一稳压二极管D1的一端相连，第一稳压二极管D1另一端与同轴输入端11的负极相连。第一稳压二极管D1的一端与第一耦合变压器102的初级线圈的一端相连，第一稳压二极管D1的另一端与第一耦合变压器102的初级线圈的另一端相连。如此，通过第一滤波电容C1和第一稳压二极管D1组成的第一滤波模块101可以对第一无线射频信号进行一次滤除，而第一载波信号则可以通过。

对应的，第二滤波模块103可以包括第一电感L1、第二滤波电容C2及第一电阻R1，第一电感L1的一端与第一耦合变压器102的次级线圈的一端相连，第一电感L1的另一端与第二滤波电容C2的一端及第一电阻R1的一端相连，第二滤波电容C2的另一端及第一电阻R1的另一端与电源输出端22的正极相连，第一耦合变压器102的次级线圈的另一端与电源输出端22的负极相连。如此，通过第一电感L1、第二滤波电容C2及第一电阻R1组成的第二滤波模块103即可对第一无线射频信号进行二次滤除，完全滤除第一混合信号中的第一无线射频信号，而将第一混合信号中的第一载波信号耦合至交流电源滤波单元20的电源输出端22。

参照图2所示，在本发明的一个实施例中，第二滤波耦合单元30包括第三滤波模块301、第二耦合变压器302及第四滤波模块303。

第三滤波模块301与电源输出端22相连，用以对第二混合信号进行一次 滤波。第二耦合变压器302与第三滤波模块301相连，用以对一次滤波后第二混合信号进行耦合。第四滤波模块303与第二耦合变压器302相连，用以将耦合后的第二混合信号进行二次滤波，以滤除第二无线射频信号，分离出第二载波信号，并将第二载波信号输出值同轴输出端31。

也就是说，第三滤波模块301及第四滤波模块303对电源输出端22输出的第二混合信号中的第二无线射频信号具有阻波作用，电源输出端22输出的第二混合信号通过第三滤波模块301进行一次滤波、第二耦合变压器302的耦合及第四滤波模块303的二次滤波，可以完全滤除第二混合信号中的第二无线射频信号，而第二混合信号中的第二载波信号则可以耦合至同轴输出端31。本实施例中采用的第二滤波耦合单元30可以将第二载波信号与第二无线射频信号完全分离，确保载波通信信道的稳定可靠。

更为具体的，在本发明的一个具体实施例中，第三滤波模块301可以包括第二电感L2、第三滤波电容C3及第二电阻R2，第二电感L2的一端与第二耦合变压器302的次级线圈的一端相连，第二电感L2的另一端与第三滤波电容C3的一端及第二电阻R2的一端相连，第三滤波电容C3的另一端及第二电阻R2的另一端与电源输出端22的正极相连，第二耦合变压器302的次级线圈的另一端与电源输出端22的负极相连。如此，通过第二电感L2、第三滤波电容C3和第二电阻R2组成的第三滤波模块301可以对第二无线射频信号进行一次滤除。

对应的，第四滤波模块303可以包括第四滤波电容C4及第二稳压二极管D2，第四滤波电容C4的一端与同轴输出端31的正极相连，第四滤波电容C4的另一端与第二稳压二极管D2的一端相连，第二稳压二极管D2另一端与同轴输出端31的负极相连。第二稳压二极管D2的所述一端与第二耦合变压器302的初级线圈的一端相连，第二稳压二极管D2的所述另一端与第二耦合变压器302的初级线圈的另一端相连。如此，通过第四滤波电容C4和第二稳压二极管D2组成的第四滤波模块303可以对第二无线射频信号进行二次滤除，完全滤除第二混合信号中的第二无线射频信号，而将第二混合信号中的第二载波信号耦合至同轴输出端31。

参照图2所示，在本发明的一个实施例中，交流电源滤波单元20包括第五滤波模块201、共模扼流圈202及第六滤波模块203。

第五滤波模块201与电源输入端21相连，用以对输入交流电进行一次滤波。共模扼流圈202与第五滤波模块201相连，用以滤除交流电中的电磁干扰。第六滤波模块203与共模扼流圈202相连，用以对交流电进行二次滤波形成稳定的交流电。

也就是说，本实施例中，交流电源滤波单元20采用EMI滤波单元，电源输入端21接入的交流电先通过第五滤波模块201进行一次滤波，再通过共模扼流圈202对电磁干扰进行抑制，最后通过第六滤波模块203进行二次滤波最后形成稳定的交流电从电源输出端22输出，为用户电表(或双模采集器)供电。

需要说明的是，第一滤波耦合单元10和第二滤波耦合单元30是连接在交流电源滤波单元20的电源输出端22，第一滤波耦合单元10分离出的第一载波信号耦合至电源输出端22，从电源输出端22直接输出至用户电表(或双模采集器)；而用户电表(或双模采集器)发送的第二混合信号直接通过电源输出端22加载至第二滤波耦合单元30。也就是说，交流电源滤波单元20仅作为供电之用，而并不作为载波信号传输载体。因此，可以实现载波信号和工频信号的分离，避免信号串扰。

更为具体的，在本发明的一个具体实施例中，第五滤波模块201可以包括第五滤波电容C5，第五滤波电容C5的一端与电源输入端21的正极相连，第五滤波电容C5的另一端与电源输入端21的负极相连。共模扼流圈202中的一个线圈的一端与第五滤波电容C5的一端相连，共模扼流圈202中的另一个线圈的一端与第五滤波电容C5的另一端相连。如此，通过第五滤波电容C5可以电源输入端21接入的交流电进行一次滤波，并通过共模扼流圈202进行抗电磁干扰处理。

对应的，第六滤波模块203包括第六滤波电容C6、第三线圈L3、第四线圈L4及第七滤波电容C6，第六滤波电容C6的一端与共模扼流圈202中的一个线圈的另一端相连，第六滤波电容C6的另一端与共模扼流圈202中的另一个线圈的另一端相连。

第三线圈L3的一端与第六滤波电容C6的一端相连，第三线圈L3的另一端与第七滤波电容C7的一端及电源输出端22的正极相连，第四线圈L4的一端与第六滤波电容C6的另一端相连，第四线圈L4的另一端与第七滤波 电容C7的另一端及电源输出端22的负极相连。

如此，通过第六滤波电容C6、第三线圈L3、第四线圈L4及第七滤波电容C7组成的第六滤波模块203即可对交流电进行二次滤波形成稳定的交流电。

综上，本发明提供的双模综合阻波器，同轴输入端11接入第一混合信号，第一滤波耦合单元10可以对第一混合信号中的第一载波信号进行耦合，而对第一无线射频信号进行滤波，如此，可以滤去第一混合信号中的第一无线射频信号，进而分离出第一载波信号，分离后的第一载波信号通过交流电源滤波单元20的电源输出端22输入至载波无线双模通信模块；对应的，载波无线双模通信模块输出的第二混合信号，可以通过第二滤波耦合单元30对第二混合信号中的第二载波信号进行耦合，对第二无线射频信号进行滤波，如此，第一滤除第二混合信号中的第二无线射频信号，进而分离出第二载波信号。藉此，解决了双模通信集抄组网中的载波信号与无线射频信号难以分离的问题。此外，通过本发明的双模综合阻波器对载波信号与无线射频信号进行分离，可以简化组网系统的结构，大幅度降低系统成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。