专利名称：一种电力载波的无源选频放大接收器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力载波通信技术领域，具体涉及一种电力载波的无源选频放大接收器。
背景技术：
随着电子技术和嵌入式系统平台的长足发展，一个应用系统中由多个协处理器同一个总处理器协同工作的情况越来越普遍，而在大量的应用中，协处理器和总处理器的距离较远，其间的通信成为系统设计时需要重点考虑的问题。采用电缆、光纤作为通信载体固然能够得到较高的稳定性，然而会增加系统成本和硬件连线的复杂程度。在某些特殊的情况下，比如总处理器核协处理器之间的连线数量有限制，建立一条专用的有线通信载体是不可实施的，这种情况下不得不采用无线通信；但是，无线通信的可靠性和抗干扰性远远低于有线通信，而且成本也大大高于有线通信，在同时处理多个从设备时要引入复杂的地址编码算法，使得系统的可靠性和可实施性大大下降。为此，出现了基于供电线路为通信载体的电力载波通信技术，电力载波通信技术是利用电力线作为传输介质进行通信的一种通信方式。电力线上阻抗变化大、噪声干扰强、电力线网线路拓扑复杂等特点使得载波信号在电力线上传输时衰减大、噪声干扰严重。在载波信号发送功率不变的情况下，信号接收电路的接收效果是决定电力载波通信是否成功的关键；隔离强电能力、通频带宽度、滤除电网干扰脉冲能力、高品质放大能力等成为电力载波信号选频放大接收装置的主要技术难题。目前常用的电力载波选频放大接收技术主要有以下几类(I)通过专用窄带调频中放电路来选频接收；而该选频技术方案内含振荡、混频、限幅、积分、鉴频等，该方案分立元件多、结构复杂、有源对供电要求高、通带Q值(品质因数)和通带增益均不理想、抗干扰弱稳定性差、兼容性也不好、与电网不直接隔离等缺点，主要适用于线路干扰情况较好的电力线网环境中；(2)通过几级级联的LC滤波电路来选频接收；该选频技术方案是一种结构非常简洁的无源选频方式，但是也存在通带Q值和通带增益均很不理想、抗干扰能力弱、与电网不直接隔离等缺点，一般与其它选频方式配合使用或只适用于短距离传输；(3)通过有源带通滤波电路来选频接收；但该电路结构复杂、对供电要求高、易自激稳定性差、兼容性也不好、与电网不直接隔离等缺点；(4)利用晶体或陶瓷谐振选频放大器来选频接收；该选频放大技术方案具有结构简单、无源、带通中心频率稳定、抗干扰能力佳等优点，但也存在通带Q值和通带增益不可调整、兼容性不好、与电网不直接隔离等缺点；(5)基于DSP芯片内部设计IIR带通滤波器软件程序来实现；但该选频方案也存在软件算法结构较复杂、抗强干扰脉冲能力欠佳、与电网不直接隔离等缺点
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种电力载波的无源选频放大接收器，结构简单，选频放大性能佳，且无需电源供电。一种电力载波的无源选频放大接收器，包括与电网连接的初级选频单元，用于从电网上接收工频电力信号，并对该信号选频放大后产生磁场Otl ；
与初级选频单元电磁稱合的磁电反馈单元，用于感应所述的磁场Oo，并通过选频放大对磁场Oo进行增强，产生磁场fI3n ;与磁电反馈单元电磁稱合的选频输出单元,用于感应所述的磁场On，并通过选频放大输出放大后的载波信号。所述的工频电力信号包含有交流电信号、载波信号和杂波信号。所述的初级选频单元由一中周电感Ltl和一电容Ctl组成；其中，中周电感Ltl的一端与电容Ctl的一端相连,中周电感Ltl的另一端和电容Ctl的另一端构成信号输入端。所述的磁电反馈单元由n个LC谐振回路依次耦合级联而成；所述的LC谐振回路由一中周电感Li和一电容Ci组成；其中，中周电感Li的一端与电容Ci的一端相连，中周电感Li的另一端与电容Ci的另一端相连；n和i均为大于0的自然数，且I彡i彡n。所述的磁场由最后一级LC谐振回路的中周电感产生。所述的选频输出单元由一中周电感Ltjut和一电容Ctjut组成；其中，中周电感Ltjut的一端与电容Ctjut的一端相连，中周电感Ltjut的另一端与电容Ctjut的另一端相连并接地，电容Cout的两端构成信号输出端口。优选地,所述的中周电感包括绝缘螺套,所述的绝缘螺套内设有磁芯,所述的磁芯与绝缘螺套螺纹配合，所述的绝缘螺套上绕制有线圈，所述的线圈的两端分别为中周电感的两端；本发明通过螺纹调节磁芯在线圈内部的相对深度，能够调节电感量，准确对准载波频率，从而实现选频放大。优选地，所述的初级选频单元通过防电涌保护模块与电网连接；所述的防电涌保护模块用于防止电网在雷电等特殊状况下对接收器产生电涌损害，能够保障选频放大接收器的安全性。本发明选频放大接收器的工作原理为带有载波信号的工频交流电从信号输入端口输入，由初级选频单元对其进行第一次选频，通过旋转中周电感Ltl的螺纹磁芯改变磁芯在电感线圈中的相对深度进而调节Ltl的电感量，使Ltl和电容Ctl组成的谐振回路在载波频率点上谐振，此时流过Ltl的载波信号达到最大，故其对应产生的磁场强度也最大，该磁场强度远远大于交流电信号和杂波信号所产生的磁场强度，故Ltl上产生的磁场Otl可以近似看作是由载波信号产生的；磁电反馈单元中的中周电感L1通过耦合感应接收Otl，根据电磁感应原理，在L1上会产生感应电流(即流过Ltl上的载波信号电流)，通过旋转L1上的螺纹磁芯以调节1^的电感量，使L1和电容C1组成的谐振回路也在载波频率点上谐振；此时流SL1的载波信号达到最大，故其对应产生的磁场强度相对Oci得到了进一步的提升；经多级LC谐振回路的选频放大，能够将Otl的磁场强度抬升数倍后从而生成磁场On ;选频输出单元中的电感Ltjut感应接收磁场On，由电磁感应原理可知，Ltjut上会产生感应电流(即经磁电反馈单元选频放大后的载波信号电流)，然后再旋转Lwt的螺纹磁芯以调节Lrat的电感量，使Lout和Cwt组成的谐振回路也在载波频率点上谐振，进一步对载波信号选频放大；并将最终放大后的载波信号输出至外部的解调设备。本发明的有益效果为(I)本发明采用无源结构，无需独立电源供电，结构简单、功耗很小。(2)本发明通过旋转螺纹磁芯调节中周电感量，可以严格对准载波频率，通频带窄且通带衰减很小，选频效果极佳。(3)本发明可选载波频率范围宽，能够自适应地对准75 400KHZ的载波频率。
(4)本发明通过电磁耦合原理进行高压隔离，有效隔离高压和干扰尖信号，使得输入的交流电压信号的范围能够达到AC12 3300V。(5)本发明的磁电反馈单元由多个LC谐振回路耦合级联拓展组成，可进一步提高选频放大接收器的通带Q值和通带增益。
图I为本发明选频放大接收器的结构示意图。图2为中周电感的结构示意图。
具体实施例方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式
对本发明的技术方案及其工作原理进行详细说明。如图I所示，一种电力载波的无源选频放大接收器，包括一初级选频单元、一防电涌保护模块、一磁电反馈单元和一选频输出单元初级选频单元用于从电网上接收工频电力信号(包含有交流电信号、载波信号和杂波信号)，并对该信号选频放大后产生磁场Oci ;其通过防电涌保护模块与电网连接，防电涌保护模块用于防止电网在雷电等特殊状况下对接收器产生电涌损害；本实施方式中，防电涌保护模块采用型号为DJSPD220-40(深圳迪舰)的产品；初级选频单元由一中周电感Ltl和一电容Cci组成；其中，中周电感Ltl的一端与电容Ctl的一端相连，中周电感Ltl的另一端和电容Ctl的另一端构成信号输入端接防电涌保护模块。磁电反馈单元用于感应磁场Otl，并通过选频放大对磁场Otl进行增强，产生磁场O2 ;本实施方式中，磁电反馈单元由两个LC谐振回路依次耦合级联而成；第一LC谐振回路感应磁场Otl，并通过选频放大对磁场Otl进行增强，产生磁场O1 ;第二 LC谐振回路感应磁场O1，并通过选频放大对磁场①工进行增强，产生磁场％ ;第一 LC谐振回路与初级选频单元电磁耦合，其由一中周电感L1和一电容C1组成；其中，中周电感L1的一端与电容C1的一端相连，中周电感L1的另一端与电容C1的另一端相连；第二 LC谐振回路与第一 LC谐振回路电磁耦合，其由一中周电感L2和一电容C2组成；其中，中周电感L2的一端与电容C2的一端相连，中周电感L2的另一端与电容C2的另一端相连。选频输出单兀用于感应磁场，并通过选频放大输出放大后的载波信号；本实施方式中，其与磁电反馈单元中的第二 LC谐振回路电磁耦合，选频输出单元由一中周电感Lout和一电容Ctjut组成；其中，中周电感Ltjut的一端与电容Ctjut的一端相连，中周电感Ltjut的另一端与电容Crat的另一端相连并接地，电容Crat的两端构成信号输出端口与外部解调装置连接。
如图2所示，中周电感包括绝缘螺套,绝缘螺套内设有磁芯，磁芯与绝缘螺套螺纹配合，绝缘螺套上绕制有线圈，线圈的两端分别为中周电感的两端。本实施方式的工作原理为带有载波信号的工频交流电从信号输入端口输入，由初级选频单元对其进行第一次选频，通过旋转中周电感Ltl的螺纹磁芯改变磁芯在电感线圈中的相对深度进而调节Ltl的电感量，使Ltl和电容Ctl组成的谐振回路在载波频率点上谐振，此时流过Ltl的载波信号达到最大, 故其对应产生的磁场强度也最大,该磁场强度远远大于交流电信号和杂波信号所产生的磁场强度，故Ltl上产生的磁场Otl可以近似看作是由载波信号产生的；磁电反馈单元中第一 LC谐振回路的中周电感L1通过耦合感应接收Otl，根据电磁感应原理，在L1上会产生感应电流(即流过Ltl上的载波信号电流)，通过旋转L1上的螺纹磁芯以调节1^的电感量，使L1和电容C1组成的谐振回路也在载波频率点上谐振；此时流过L1的载波信号达到最大，故其对应产生的磁场强度相对Otl得到了进一步的提升从而产生磁场O1 ;同理经第二 LC谐振回路的选频放大，能够将O1的磁场强度再次抬升后生成磁场O2 ;选频输出单元中的电感Ltjut感应接收磁场O2，由电磁感应原理可知，Lout上会产生感应电流(即流过L2上的载波信号电流)，然后再旋转Lrat的螺纹磁芯以调节Lrat的电感量，使Lrat和Crat组成的谐振回路也在载波频率点上谐振，进一步对载波信号选频放大；并将最终放大后的载波信号输出至外部的解调设备。
权利要求
1.一种电力载波的无源选频放大接收器，其特征在于，包括 与电网连接的初级选频单元，用于从电网上接收工频电力信号，并对该信号选频放大后产生磁场Oci ; 与初级选频单元电磁稱合的磁电反馈单元，用于感应所述的磁场◎()，并通过选频放大对磁场进行增强，产生磁场fI3n ; 与磁电反馈单元电磁耦合的选频输出单元，用于感应所述的磁场On，并通过选频放大输出放大后的载波信号。
2.根据权利要求I所述的电力载波的无源选频放大接收器，其特征在于所述的初级选频单元由一中周电感Ltl和一电容Ctl组成；其中，中周电感Ltl的一端与电容Ctl的一端相连，中周电感Ltl的另一端和电容Ctl的另一端构成信号输入端。
3.根据权利要求I所述的电力载波的无源选频放大接收器，其特征在于所述的磁电反馈单元由n个LC谐振回路依次f禹合级联而成；所述的LC谐振回路由一中周电感Li和一电容Ci组成；其中，中周电感Li的一端与电容Ci的一端相连，中周电感Li的另一端与电容Ci的另一端相连；n和i均为大于0的自然数，且I彡i彡n。
4.根据权利要求I所述的电力载波的无源选频放大接收器，其特征在于所述的选频输出单元由一中周电感Ltjut和一电容Ctjut组成；其中，中周电感Ltjut的一端与电容Ctjut的一端相连，中周电感Lwt的另一端与电容Cwt的另一端相连并接地，电容Cwt的两端构成信号输出端口。
5.根据权利要求2、3或4所述的电力载波的无源选频放大接收器，其特征在于所述的中周电感包括绝缘螺套，所述的绝缘螺套内设有磁芯，所述的磁芯与绝缘螺套螺纹配合，所述的绝缘螺套上绕制有线圈，所述的线圈的两端分别为中周电感的两端。
6.根据权利要求I所述的电力载波的无源选频放大接收器，其特征在于所述的初级选频单元通过防电涌保护模块与电网连接。
全文摘要
本发明公开了一种电力载波的无源选频放大接收器，包括与电网连接的初级选频单元、与初级选频单元电磁耦合的磁电反馈单元以及与磁电反馈单元电磁耦合选频输出单元；初级选频单元、磁电反馈单元和选频输出单元均采用LC振荡电路；磁电反馈单元由多个LC谐振回路耦合级联拓展组成，可进一步提高选频放大接收器的通带Q值和通带增益。本发明采用无源结构，无需独立电源供电，结构简单、功耗很小；通过旋转螺纹磁芯调节中周电感量，可以严格对准载波频率，通频带窄且通带衰减很小，选频效果极佳；通过电磁耦合原理进行高压隔离，有效隔离高压和干扰尖信号，使得输入的交流电压信号的范围能够达到AC12～3300V。
文档编号H04B3/58GK102752028SQ20121023833
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者黄文标 申请人:杭州华光光电有限公司, 浙江方大智控科技有限公司