一种电力线载波通信设备的制作方法

本发明涉及电力线通信技术领域，具体涉及一种电力线载波通信设备。

背景技术：

电力线载波通信设备包括载波模拟前端电路、载波接收发送调制电路、过零检测电路以及载波信号耦合电路，能够实现通过电力线作为传输媒质进行通信的目的，是一种经济可靠的通信方式。

由于电力线载波通信设备是以电力线为通信信道，而电力线组网复杂，信道衰减、噪声干扰以及电磁兼容等方面都会使得电力线阻抗很大，影响电力线的通信质量。

载波模拟前端电路中的信号滤波器为带通滤波器，其负载阻抗一般设计为75欧姆，需要在载波模拟前端电路中通过将电力线端的阻抗转化为信号滤波器的负载阻抗，使得信号滤波器的负载维持恒定值，现有设计为：通过载波模拟前端电路中的变压器实现阻抗的转化，电力线端的阻抗被预设为一个固定值，通常是400欧姆，将电力线端的阻抗转化为信号滤波器的负载阻抗(75欧姆)。但是实际中电力线端的阻抗是变化的，在现有设计中当电力线端的阻抗变化的时候，信号滤波器的负载阻抗也随之变化，负载阻抗不能维持在恒定值，导致信号滤波器的滤波特性也发生变化。

技术实现要素：

本发明提供一种电力线载波通信设备，包括载波模拟前端电路、载波接收发送调制电路、过零检测电路以及载波信号耦合电路，所述载波模拟前端电路包括变压器和信号滤波器；所述载波模拟前端电路还包括阻抗匹配电路；

所述阻抗匹配电路包括数据采集模块、计算控制模块和匹配模块，所述匹配模块包括开关控制电路和多个电感；

所述数据采集模块用于采集经过所述变压器阻抗转化之后的当前电力线参数，将所述当前电力线参数输送到所述计算控制模块；

所述计算控制模块用于根据所述当前电力线参数计算当前电力线阻抗值,按照所述当前电力线阻抗值获取与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配所需的 电感值，按照所述所需的电感值和所述开关控制电路与所述电感之间的对应关系计算所述开关控制电路中各个开关的状态字,将所述各个开关的状态字输送给所述匹配模块，所述各个开关的状态字用来控制各个开关的通断，所述开关用于控制所述匹配模块中各个电感的通断；

所述匹配模块用于按照所述各个开关的状态字控制所述开关的通断。

在本发明中，计算控制模块根据数据采集模块采集的数据计算出经过变压器阻抗转化之后的当前电力线阻抗值,按照当前电力线阻抗值获取与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配所需的电感值，根据该电感值向匹配模块输送各个开关的状态字，控制匹配模块中的开关的通断，从而选择所需电感，利用电感与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配，使得信号滤波器的负载阻抗维持在恒定值，保证信号滤波器的滤波特性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种电力线载波通信设备中载波模拟前端电路的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种电力线载波通信设备中载波模拟前端电路的自适应阻抗匹配流程示意图；

图3为本发明实施例中一种电力线载波通信设备中电力线阻抗算法的模型原理图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电力线载波通信设备，以下将详细阐述。

参见图1，电力线载波通信设备中的载波模拟前端电路101包括变压器1011、阻抗匹配电路1012、信号滤波器1013。载波模拟前端电路101中的变压器1011和信号滤波器1013的性能与现有技术相同：信号滤波器1013为带通滤波器，其负载阻抗设计为75欧姆，信号滤波器1013的负载阻抗必须保持在恒定值才能保证信号滤波器1013的滤波特性，变压器1011用来实现阻抗的转化，将电力线端的阻抗(400欧姆)转化为信号滤波器1013的负载阻抗(75欧姆)。

由于变压器1011是针对400欧姆的电力线端的阻抗进行转化，而实际应用中，电力线端的阻抗是变化的，因此在本实施例中，载波模拟前端电路101中还设计了阻抗匹配电路1012，与信号滤波器1013的负载阻抗进行阻抗匹配，使信号滤波器1013的负载阻抗维持在恒定值，保证信号滤波器的滤波特性。

阻抗匹配电路1012包括数据采集模块10121、计算控制模块10122和匹配模块10123，匹配模块10123包括开关控制电路和多个电感，开关控制电路包括多个开关，所述开关用于控制电感的通断，所述电感用于与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配。

匹配模块10123设置在信号滤波器1013的前端，数据采集模块10121与变压器1011通信连接，数据采集模块10121和计算控制模块10122通信连接，计算控制模块10122和匹配模块10123通信连接，匹配模块10123设置在信号滤波器1013的前端，匹配模块10123与信号滤波器1013通信连接。

需要说明的，本文中所提供的电力线载波通信设备的结构示意图，仅以示意的方式说明本发明的基本构想，在图中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例本领域技术人员能够根据本发明进行调整。

参见图2，阻抗匹配电路的阻抗匹配过程如下所述：

201.数据采集模块采集经过变压器阻抗转化之后的当前电力线参数，将所述当前电力线参数输送到所述计算控制模块；

202.计算控制模块根据所述当前电力线参数计算当前电力线阻抗值；

参见图3，图3是本发明实施例电力线阻抗算法的模型原理图，其中，如图所示，V_pp是正弦信号源；Z是电力线阻抗；R_r是取样电阻；SW是开关，当匹配结束后SW断开，使得R_r不影响电力线端的阻抗值；V_in(t)和V_out(t)分别为采样模块的输入电压和取样电压，均是需要AD采样，其幅度和相位信息反映了电力线阻抗Z和R_r之间的比值。

电力线阻抗的通用计算公式为Z＝R_P+jX_P，在本实施例中，发明人提出一种算法如下：

在较短时间内电力线阻抗可以看成恒定的，故将其看成线性系统，即V_in(t)和V_out(t)均为正弦信号，设

其中A₁、A₂分别是信号源和分压信号的幅度，分别是信号的相位，而C₁、C₂分别是采样加入的偏置直流电压，经过AD采样之后，得到：

其中i＝1,2......N,射一个周期内采样整数N个采样点，则需要保证采样速率f_sample是信号频率f的N倍，即

f_sample＝Nf (3)

对式(2)中的V_in(t)和V_out(t)序列在一个周期内分别与序列相乘得到:

令由于Z和R_r上的电流相等，则

由于V_in(t)和V_out(t)的相位分别为和所以由式(5)可以推导出：

所述计算控制模块用于根据所述当前电力线参数按照上述公式(1)至(6)计算当前电力线阻抗值。

203.计算控制模块按照所述当前电力线阻抗值获取与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配所需的电感值；

204.计算控制模块按照所述所需的电感值和所述开关控制电路与所述电感之间的对应关系计算所述开关控制电路中各个开关的状态字,将所述各个开关的状态字输送给所述匹配模块；

所述各个开关的状态字用来控制各个开关的通断，所述开关用于控制所述匹配模块中各个电感的通断。

205.所述匹配模块用于按照所述各个开关的状态字控制所述开关的通断。

可选的，电感可以为抽头电感。

在本发明实施例中，计算控制模块根据数据采集模块采集的数据计算出经过变压器阻抗转化之后的当前电力线阻抗值,按照当前电力线阻抗值获取与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配所需的电感值，根据该电感值向匹配模块输送各个开关的状态字，控制匹配模块中的开关的通断，从而选择所需电感，利用电感与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配，使得信号滤波器的负载阻抗维 持在恒定值，保证信号滤波器的滤波特性。

为了能够更好地完成阻抗匹配，在匹配模块中还可以包括变比变压器，所述变比变压器用于与信号滤波器的负载阻抗进行阻抗匹配，通过选择前述电感和变比变压器的变比值，使信号滤波器的负载阻抗更精准地维持在固定的电阻值上，变比变压器的变比值也可以由计算控制模块根据当前电力线阻抗值来选择。

以上对本发明实施例所提供的一种电力线载波通信设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。