专利名称：一种ofdm载波通信模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力行业的低压集抄领域，特别涉及一种高速率的载波通信模块。
背景技术：
随着智能电网的建立，低压电力线载波通信技术在电能管理上得到广泛应用。智能电网对于载波通信的要求是高速、实时、双向，才能满足需求侧管理的需要。但是目前各种电力线载波通信方式都存在一些不足，主要表现在以下几个方面一是通信速率低，目前大量使用的载波通信模块速率均在几kbps甚至小于1kbps，远远无法满足真正智能电网的要求；二是为了追求通信距离而加大载波发射功率，超出国标要求，导致电网二次污染 ’三是多台区混装并且电表档案不完整的情况下，由于信号串扰，载波模块无法区分电表所属的台区。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种窄带高速、低发射功率、具备台区识别功能的载波通信模块。模块使用OFDM载波芯片，具有抗高衰减、频谱利用率高的特点，实现高速远距离载波通信，通信速率最高可达150kbps，实用可到达20kbps以上。由于使用OFDM多载波调制解调技术，发射功率谱平均分配到所用的载波频段内，使得各个频点的发射功率符合国标的要求。芯片集成了台区识别的功能，可以配合台区识别发射仪自动识别电表所属的台区。本实用新型的技术方案如下一种OFDM载波通信模块，包括电源电路、控制器、OFDM载波芯片、功率驱动电路、接收滤波电路、载波信号耦合电路以及过零信号产生电路，所述的电源电路为载波模块提供工作电源，所述的控制器连接于电表和OFDM载波芯片之间，所述的功率驱动电路和接收滤波电路连接于OFDM载波芯片与载波信号耦合电路之间，所述的载波信号耦合电路与电力线连接，所述的过零信号产生电路提供工频过零信号给OFDM载波芯片。所述的功率驱动电路为AB类放大器。所述的功率驱动电路为D类放大器。所述的OFDM载波芯片为TA6102A。所述的接收滤波电路为截止频率为250KHZ的高通滤波器。所述的载波通信模块载波频率范围为290KHz-340KHz。所述的载波耦合电路为中心频率为315KHz带宽为50KHz的阻抗匹配网络。本实用新型的积极效果本实用新型的优点是提供一种窄带高速的载波通信模块，载波信号发送功率符合国标要求，不会对电网造成二次污染，并且与台区识别发射仪配合使用，可以定位电表所属台区，实现电表档案的自动管理。以下结合附图
和实施实例对本实用新型做进一步说明。图I是本实用新型实施的系统框图。图2是本实用新型的功率驱动电路。图3是本实用新型的接收高通滤波电路。图4是本实用新型的OFDM载波芯片TA6102A及外围电路图。图5是本实用新型的电源电路。 图6是本实用新型的载波信号耦合电路。
具体实施方式
图I反映了本实用新型模块的构成，从该图可以看出本实用新型包括载波信号耦合电路、接收滤波电路、功率驱动电路、OFDM载波芯片、控制器、电源电路和过零信号产生电路。其中控制器与电表连接，获取要上传的数据，经过本模块处理后由载波耦合电路耦合到电力线上，再将由电力线接收的数据传给电表，实现信息交互，控制器还要实现动态路由功能，使通信单元能够自由中继，动态组网。载波信号耦合电路实现模块与电力线之间的载波信号耦合，接收滤波电路对接收到的OFDM载波信号进行高通滤波，滤除低频噪声和干扰，再送入OFDM载波芯片进行带通滤波及数字处理。功率驱动电路负责对OFDM载波芯片发出的信号进行放大，再由耦合电路耦合到电力线上。过零信号产生电路检测电网工频信号过零点并将过零信号送给OFDM载波芯片，用于相位判断和台区识别。根据国内外大量研究表明，电网在200KHZ以上频段，噪声特性比较平坦，而对载波信号的衰减特性则随着频率的增加而加快，290KHz — 340KHz是一个综合指标较优的频段，适合载波使用。OFDM载波芯片TA6102A就是工作于这个频段，物理层具有最高150kbps的数据率，实用速率可以达到20kbps以上，在自动中继动态组网的控制下，可以满足智能电网的高速、实时、双向的应用需求。OFDM信号能量均匀分布于50KHz的带宽内，因此任一频点的功率都很小，不会对电网造成二次污染，是一种干净的载波通信方式。TA6102A芯片集成了台区识别的功能，在台区识别发射仪的配合下，可以定位模块和电表所属台区，实现电表档案的自动管理。图2是本实用新型模块所用的AB类功率驱动电路，载波信号经过Q2和Q9放大后通过隔直电容C44送给载波信号耦合电路。特别的，Ql、Q4、DU R7、R8、RlO共同组成输入信号控制和电源低压保护功能，当电源电压低于8V时，前级放大器关闭输出。图3是接收滤波器，由C36、C38、L5组成的2阶无源高通滤波器，截止频率为250KHz，用于滤除电力线上的低频噪声。图4是OFDM载波芯片TA6102A及外围电路图。接收模式时电力线上的OFDM载波信号经过接收滤波器滤除低频噪声后送入芯片，芯片内部有290KHz — 340KHz的模拟带通滤波器，以及可编程增益放大器对信号预处理，经ADC采样后送入数字基带进行解码。发送模式时数据经过数字基带进行编码，送入DAC和低通滤波器，经预放大后送入功率驱动电路。该芯片的台区识别功能，根据过零产生电路送来的过零信号，可以接收来自台区识别发射仪发出的台区识别信号。[0026]图5是给模块提供工作电源的电源电路，由LM2841将电表端送来的15V电源降低为5V供给模块低压电路使用。图6是载波信号耦合电路，耦合线圈TAl有三组独立的绕组负责载波信号的发送 和接收，接高压侧的L7、L8和C12组成中心频率为315KHz带宽为50KHz的阻抗匹配网络，TVS管Zl用于避免来自电网的高压冲击损坏载波模块。
权利要求1.一种OFDM载波通信模块，包括电源电路、控制器、OFDM载波芯片、功率驱动电路、接收滤波电路、载波信号耦合电路以及过零信号产生电路，所述的电源电路为载波模块提供工作电源，所述的控制器连接于电表端和OFDM载波芯片之间，所述的功率驱动电路和接收滤波电路连接于OFDM载波芯片与载波信号耦合电路之间，所述的载波信号耦合电路与电力线连接，所述的过零信号产生电路提供工频过零信号给OFDM载波芯片。
2.如权利要求I所述的一种OFDM载波通信模块，其中所述的功率驱动电路为AB类放大器。
3.如权利要求I所述的一种OFDM载波通信模块，其中所述的功率驱动电路为D类放大 器。
4.如权利要求I所述的一种OFDM载波通信模块，其中所述的OFDM载波芯片为TA6102A。
5.如权利要求I所述的一种OFDM载波通信模块，其中所述的接收滤波电路为截止频率为250KHz的高通滤波器。
6.如权利要求I所述的一种OFDM载波通信模块，其中所述的载波通信模块载波频率范围为 290KHz-340KHz。
7.如权利要求I所述的一种OFDM载波通信模块，其中所述的载波耦合电路为中心频率为315KHz带宽为50KHz的阻抗匹配网络。
专利摘要本实用新型公开了一种OFDM载波通信模块，包括电源电路、控制器、OFDM载波芯片、功率驱动电路、接收滤波电路、载波信号耦合电路以及过零信号产生电路。本实用新型的优点是模块使用OFDM载波芯片TA6102A，实现高速远距离载波通信，通信速率最高可达150kbps，实用可到达20kbps以上，由于使用OFDM多载波调制解调技术，发射功率谱平均分配到所用的载波频段内，使得各个频点的发射功率符合国标的要求。芯片集成了台区识别的功能，可以配合台区识别发射仪识别电表所在的台区，实现电表档案的自动管理。
文档编号H04L27/26GK202495963SQ20122013006
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者代向明, 杜波, 范涛 申请人:北京华强智连微电子有限责任公司