[發(fā)明專利]運用單片機構(gòu)建的電力線載波通信芯片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910094779.7
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101621312B
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張龍
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明天龍經(jīng)緯電子科技有限公司
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04B3/56
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 陳左

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種運用單片機構(gòu)建的電力線載波通信芯片。

背景技術(shù)

隨著電網(wǎng)管理要求的提高，對遠程電能數(shù)據(jù)的采集的要求越見迫切。低壓 電力線載波通信技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，但目前的載波通信芯片總有不盡人意的 缺點和不足，由于使用專用的集成電路設(shè)計，導(dǎo)致載波通信芯片成本偏高，或 由于通信軟件固化于芯片內(nèi)，用戶無法進行功能擴展，或由于集成太多的硬件 功能導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，或供貨不及時等等，對使用載波通信芯片的產(chǎn)業(yè)用 戶形成制約因素，不利于規(guī)模生產(chǎn)，更為嚴重的是核心知識屬于載波芯片硬件 提供商，對產(chǎn)業(yè)用戶的自主發(fā)展不利。

運用單片機，具有市場采購容易，大廠生產(chǎn)提供的產(chǎn)品，質(zhì)量可靠，成本 低廉，軟件自主開發(fā)，具有知識產(chǎn)權(quán)等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是使用市場上容易得到的單片機，充分利用單片機片上資源， 構(gòu)建電力線載波通信的核心數(shù)字處理單元，配合外圍的載波功率放大器和二次 變頻調(diào)頻接收電路，將接收到的載波信號變換到較低的頻率范圍，再使用單片 機的AD轉(zhuǎn)換器采樣，用數(shù)學(xué)方法解調(diào)出接收到的數(shù)據(jù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明提出的這種運用單片機構(gòu)建的電力線載波通信芯片，其特征是使用 通用的單片機C8051F413或C8051F330，使用內(nèi)部的高速定時器產(chǎn)生MSK數(shù)字 調(diào)頻信號，通過IO口P1.7輸出已調(diào)制的載波信號，調(diào)制波經(jīng)通道RF-TX與R14、 C18、C19、R16-19、D3、D4、N2、N3及U3組成的載波功率放大器進行放大，經(jīng) C20、L3、T2和C2共同組成諧振耦合電路，將載波信號耦合到電力線上；所述 載波信號的調(diào)頻接收芯片是MC3371或MC3372，用C2、T2、L1、C2、L2、C4、 C3組成接收帶通濾波器，用D1、D2組成限幅電路，C5、R3、N1、R2-R5、C14 組成接收放大后的載波信號，通過C6進入U2的16腳進行第一次混頻；來自載 波芯片的第一本振頻率經(jīng)過R12限流后從U2的第1腳輸入，混頻信號通過BPF 陶瓷帶通濾波器，選頻后的信號從U2的5腳輸入第一中頻放大器進行放大；第 二本振頻率由R10、R11饋入U2第8腳，經(jīng)U2內(nèi)部放大器濾波后從第9腳輸出， 再從第10腳輸入帶通濾波器濾波放大后從第11腳輸出，送到U1的AD轉(zhuǎn)換器； 接收信號的強度RSSI從U2的13腳輸出；所述的載波芯片時鐘使用石英振蕩器； 所述的U3載波功率放大器使用雙場效應(yīng)對管；所述的R15提供載波芯片交流電 源同步信號。

載波芯片時鐘頻率使用24MHz、48MHz、22.1184MHz或44.2368MHz；所述晶 體振蕩器還產(chǎn)生MSK調(diào)制的載波信號和用于接收的第一第二本振頻率。

輔助接收處理的調(diào)頻接收芯片是MC3371或MC3372；并使用帶通中心頻率 為455KHz、465KHz、480KHz當中的一種陶瓷帶通濾波器作為中頻選頻器件。

載波功率放大器是雙場效應(yīng)對管IRF7350。

載波芯片使用220V交流的過零同步信號。

本發(fā)明由單片機U1實現(xiàn)載波通信的載頻信號并實現(xiàn)對載頻的數(shù)字MSK調(diào) 制，調(diào)制后的信號由U1的P1.7輸出，經(jīng)由R14、C18、C19、R16-R19、D2、 D3、N2、N3及U3組成的載波功率放大器進行D類放大后、由C20、L3濾波 后從T2耦合到電力線上；來自電力線的載波信號由T2耦合，L1、C2、L2、C4 調(diào)諧濾波，D1、D2限幅、N1放大后進入U2的16腳；接收到的載波信號經(jīng)U2 第一次變頻后得到第一中頻，第一中頻可選455kHZ、465kHz或480kHz，第一 本振由單片機U1的P1.6提供，其頻率應(yīng)滿足關(guān)系f載波+f第一中頻＝f第一本 振，第二本振比第一中頻低20kHz，由U1的P1.5提供，饋入到U2的8腳，第 二次變頻后的信號由U2第9腳輸出，再輸入到U2腳10進入U2內(nèi)部選頻放大 后由11腳輸出20kHz左右的MSK調(diào)制信號，該信號送入U1的P1.3進行高速 AD采樣，采樣后得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)運算進行軟件解調(diào)；U2第13腳輸出的信 號送入U1的P1.4，進行AD轉(zhuǎn)換后作為信號強度指示U1的P0.0采樣交流電 壓的過零點，保證載波信號的收發(fā)與交流電源同步，從而確定載波發(fā)送端與接 收端之間的相位關(guān)系，區(qū)分出載波發(fā)送端所在的是交流電源的哪一相。