一种跨频带电力线载波通信系统及其通信方法

摘要

本发明涉及一种跨频带电力线载波通信系统及其通信方法。该系统包括连接在电力线上的电力线载波机，所述电力线载波机包括模拟前端，用于对发送信号功率放大输出以及对接收信号的滤波、调理和自动增益控制；所述模拟前端包括依次连接的微控制器MCU和载波通道；所述系统能够实现全双工通信，以及频段为30kHZ-20MHZ范围内的全频段电力线载波通信。本发明还提供了一种电力通信领域的通信方法，本发明将可用的频谱带宽可以扩展到（30kHz-20MHz），因此可用的带宽比现有的载波机模拟前端的带宽要宽的多，增加了电力线载波通信的通道带宽，提高了电力线载波通信系统中对频谱的利用率，窄带载波通信速率和宽带载波通信的距离。

主权项

一种跨频带电力线载波通信系统，所述系统包括连接在电力线上的电力线载波机，其特征在于，所述电力线载波机包括模拟前端，用于对发送信号功率放大输出以及对接收信号的滤波、调理和自动增益控制；所述模拟前端包括依次连接的微控制器MCU和载波通道；所述系统能够实现全双工通信，以及频段为30kHz‑20MHz范围内的全频段电力线载波通信；所述载波通道为窄带载波通道和宽带载波通道组合成的跨频带的载波通道，窄带载波通道用于传输频段为30kHz‑1MHz的窄带载波信号；宽带载波通道用于传输频段为1MHz‑20MHz的宽带载波信号；所述窄带载波通道包括通过窄带耦合电路连接的窄带输入通道和窄带输出通道；其中窄带输出通道包括依次连接的窄带滤波电路、窄带载波信号放大单元和窄带功率放大单元；窄带输入通道包括依次连接的窄带接收滤波电路和窄带自动增益控制单元AGC；所述宽带载波通道包括通过宽带耦合电路连接的宽带输入通道和宽带输出通道；其中宽带输出通道包括依次连接的宽带滤波电路、宽带载波信号放大单元和宽带功率放大单元；宽带输入通道包括依次连接的宽带滤波接收电路和宽带自动增益控制单元AGC；所述窄带耦合电路采用窄带耦合器实现，用于将发送的载波信号耦合到电力线上，或者将电力线上的载波信号耦合到窄带输入通道上；窄带耦合器采用的高频电感线圈，用于强弱电隔离；所述窄带载波信号放大单元采用信号放大器；所述窄带功率放大单元采用功率放大器；所述窄带滤波电路采用阻容滤波器实现；通过频率为30kHz‑1MHz的信号；所述窄带接收滤波电路为带通的滤波电路，通过频率为30kHz‑1MHz的信号；所述窄带接收滤波电路包括依次并联的电阻R1、电阻R3、电感L1、电感L2以及电阻R4；电容C1连接在窄带接收滤波电路的输入端；电阻R2连接在电阻R1与电阻R3之间；电容C2连接在电阻R3与电感L1之间；并联的电容器组连接在电感L1与电感L2之间；所述电阻R1、电阻R3、电感L1、电感L2以及电阻R4均接地；窄带自动增益控制AGC单元包括信号放大器和信号检测及增益控制电路；所述信号检测及增益控制电路包括信号检测器和增益控制器；其中信号检测器通过检测输出信号的幅值形成反馈通道，利用增益控制器控制窄带载波信号放大单元，用于保持输出信号幅值的恒定；所述宽带耦合电路采用宽带耦合器，用于将发送的载波信号耦合到电力线上，或者将电力线上的载波信号耦合到宽带输入通道上；所述宽带耦合器采用的高频电感线圈，用于强弱电隔离；所述宽带载波信号放大单元采用信号放大器；所述宽带功率放大单元采用功率放大器；所述宽带滤波电路采用阻容滤波器实现；通过频率为1MHz‑20MHz的信号；所述宽带接收滤波电路为带通的滤波电路，通过频率为1MHz‑20MHz的信号；所述宽带接收滤波电路包括依次并联的电阻R5、电阻R7、电感L3、电感L4以及电阻R8；电容C5连接在窄带接收滤波电路的输入端；电阻R6连接在电阻R5与电阻R7之间；电容C6连接在电阻R7与电感L3之间；并联的电容器组连接在电感L3与电感L4之间；所述电阻R5、电阻R7、电感L3、电感L4以及电阻R8均接地；宽带自动增益控制单元AGC包括信号放大器和信号检测及增益控制电路；所述信号检测及增益控制电路包括信号检测器和增益控制器；其中信号检测器通过检测输出信号的幅值形成反馈通道，利用增益控制器控制宽带载波信号放大单元，用于保持输出信号幅值的恒定。