专利名称：载波解调方法及电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力设备，尤其涉及一种电力设备系统中的通讯方法及电路。
背景技术：
自动抄表系统是电力设备系统中的得到较为广泛应用的一个类别。在自动抄表系统中通常采用载波通讯方式，它是发送端将高频载波信号和低频通信信号调制在一起后耦合到通讯线路，比如低压电力传输线上，接收端通过耦合获取通讯信号，再通过解调电路使高频载波信号和低频通信信号分离后将承载了有效信息的通信信号送到微处理器进行分析和解释以实现信息的传递。现有的载波解调方法及电路，有两种较常见的实现方式，其一是采用二极管、电容、电阻和三极管组成简单的整流电路来滤除高频成分，它存在的缺陷包括难以达到较高的通讯速度，并且组成电路的元器件参数必须精确调整，电路稳定性和可靠性较差，容易受环境影响；其另一是采用专用的载波解调集成电路，它存在的缺陷包括成本高，功耗大， 结构复杂，难以在简易系统中应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种既能够满足稳定性和可靠性要求，又能够满足成本较低和功耗较小的要求的载波解调方法及电路。本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种载波解调方法，用以对在高频载波信号上调制有低频通信信号的输入信号进行解调，该载波解调方法包括以下步骤将输入方波信号分为相位差为180度的两路信号；将这两路信号各自经由一电容电阻电路处理后进行逻辑与非电路处理，该处理结果即为解调信号，该电容电阻电路包括一电容和一电阻，该电容是串接在这两路信号之一与逻辑与非所述的的输入之一之间，该电阻串接在该逻辑与非所述的的输入之一与高电平参考之间。本发明针对上述技术问题而提出的技术方案还包括，提出一种载波解调电路，用以实现上述的载波解调方法，其包括一反相器，两个电容电阻电路以及一个逻辑与非门电路；这两路信号，其中一路信号是直接送到一个电容电阻电路，其中另一路信号是经由该反相器送到另一个电容电阻电路。采用本发明的载波解调方法及电路，其有益效果包括相比于现有的简单的整流电路，能够快速解调载波信号，受环境温度等因素影响小，工作稳定、可靠；相比于现有的专用的集成电路，电路简单，成本可以低一到两个数量级，功耗可降低30 40%。
图1是本发明的载波解调方法及电路实施例一的电原理图。
图2是本发明的载波解调方法及电路实施例二的电原理图。图3是本发明的载波解调方法及电路实施例一、二的输入输出信号图。图4是本发明的载波解调方法及电路实施例三的电原理图。图5是本发明的载波解调方法及电路实施例四的电原理图。图6是本发明的载波解调方法及电路实施例三、四的输入输出信号图。
具体实施例方式以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。实施例一本发明的载波解调方法，用以对在高频载波信号上调制有低频通信信号的输入信号进行解调，该载波解调方法包括以下步骤将输入方波信号分为相位差为180度的两路信号；将这两路信号各自经由一电容电阻电路处理后进行逻辑与非电路处理，该处理结果即为解调信号，该电容电阻电路包括一电容和一电阻，该电容是串接在这两路信号之一与逻辑与非电路的输入之一之间，该电阻串接在该逻辑与非电路的输入之一与高电平参考之间。如图1所示，本发明的载波解调电路，用以实现上述的载波解调方法，其包括一反相器U1A，两个电容电阻电路R2与Cl、Rl与C2以及一个逻辑与非门电路U2 ；该输入方波信号INPUT分成两路信号，其中一路信号是直接送到由电阻R2与电容Cl构成的一个电容电阻电路，其中另一路信号是经由该反相器UlA送到由电阻Rl与电容C2构成的另一个电容电阻电路的输入端，电容C1、C2是分别串接在这两路信号与该逻辑与非门电路U2的两个输入之间，电阻Rl、R2是串接在该逻辑与非门电路U2的两个输入与高电平参考之间，该逻辑与非门电路U2的输出即为解调信号。需要说明的是，虽然在本实施例中，该高电平参考是直接选用了电源的正端，但并不以此为限。本发明的载波解调电路的工作原理大致包括当电路的Input端输入方波信号，其包含有高频和低频分量，其中，高频部分经由电容Cl、反相器UlA与电容C2两条路径送到逻辑与非门电路U2的两个输入脚上分别得到相位相反的两个信号，经过U2的逻辑与非处理后，输出为高电平，其逻辑关系式为 I^t*Input = Input+ H^t = 1 ；低频部分由于电平保持时间较长，而Rl与C2以及R2与Cl 组成的RC电路充电时间较短，U2两输入脚在信号的低频期间均迅速变为高电平，从而使输出保持低电平。参见图3，可见，经本发明的载波解调电路后，输入信号Input的高频部分和低频部分分别转换成为输出信号Output的高电平和低电平。其中，在本实施例的一个可实现9600BPS通讯率的具体实现中，该高频载波信号的频率为50KHz，低频通信信号的频率约为5KHz，也就是该高频载波信号与低频通信信号的频率比约为10 1，该比值越大，效果越好，经测试，该比值应不小于8 1。UlA和U2 采用同一个集成电路上的多个逻辑与非门电路分别实现，电阻Rl、R2的值为10K，电容Cl、 C2的值为3. 9nF,电源的正端VCC的电平为+3. 3V。在选取电阻Rl与电容C2或电阻R2与电容Cl电路充电时间值时的设计基准是，高电平参考通过电阻向电容充电的周期与该高频载波信号的单个周期中的高电平所维系的时间之比不小于3 1，优选地，该比值不大于 10 1，以最大限度地提高通讯速率。需要说明的是，虽然上述的具体实现中高频载波信号的频率为50KHz，通过调整电路参数，是可以选择其他的载波频率进行通讯的。实施例二其与上述实施例一的区别在于对于载波解调方法而言，可以在将该输入方波信号分为相位差为180度的两路信号之前，还包括以下步骤将该输入方波信号经由一驱动电路处理；对于载波解调电路而言，如图2所示，可以在电路的^iput端与电容Cl和反相器 UlA之间增设了一个驱动电路U1B，其好处在于可以增强比较弱Whput输入信号的驱动能力，UlB和UlA以及U2均可采用同一个集成电路上的多个逻辑与非门电路分别实现，以降低成本。进一步地，对于载波解调方法而言，可以在将这两路信号各自送一电容电阻电路进行处理之前，还包括以下步骤将这两路信号各自送一高频干扰滤波电路进行处理；对于载波解调电路而言，如图2所示，可以在电路增加两个滤波电容C4、C5，其好处在于可以减少电路中的干扰并能有效去除电平跳变时的振荡，从而可以提高本发明的载波解调电路的工作稳定、可靠度。在本实施例的一个可实现9600BPS通讯率的具体实现中，滤波电容 C4、C5的值可选取为330pF。再进一步地，对于载波解调方法而言，可以还包括以下步骤在将该输入方波信号经由一驱动电路处理之前，将该输入方波信号送一高频干扰滤波电路进行处理；和/或，将解调信号送一高频干扰滤波电路进行处理；对于载波解调电路而言，如图2所示，可以在电路增加输入滤波电容C3和/或输出滤波电容C6，其好处在于可以减少电路中的干扰并能有效去除电平跳变时的振荡，从而可以提高本发明的载波解调电路的工作稳定、可靠度。在本实施例的一个可实现9600BPS通讯率的具体实现中，滤波电容C3和/或C6的值可选取为
IOOpFo实施例三其与上述实施例二的区别在于对于载波解调方法而言，还包括以下步骤将输入正弦波信号转换为该输入方波信号；对于载波解调电路而言，如图4所示，可以增设一比较电路以将输入正弦波信号转换为该输入方波信号，该比较电路由比较器U3A及其外围电路构成，其好处在于可以实现输入信号为正弦波信号的解调。参见图6，可见，经本发明的载波解调电路后，输入信号Input的高频部分和低频部分分别转换成为输出信号Output的高电平和低电平。实施例四其与上述实施例三的区别在于对于载波解调方法而言，还包括以下步骤通过一耦合电路从通讯线路中捕获该输入正弦波信号，优选地，该通讯线路为低压电力线；对于载波解调电路而言，如图5所示，可以增设一耦合电路以从通讯线路中捕获该输入正弦波信号，该耦合电路由耦合变压器Tl及其外围电路构成，其好处在于可以实现低压电力线的载波通讯。上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种载波解调方法，用以对在高频载波信号上调制有低频通信信号的输入信号进行解调，其特征在于，该载波解调方法包括以下步骤将输入方波信号分为相位差为180度的两路信号；将这两路信号各自经由一电容电阻电路处理后进行逻辑与非电路处理，该处理结果即为解调信号，所述的电容电阻电路包括一电容和一电阻，该电容是串接在这两路信号之一与该逻辑与非电路的输入之一之间，该电阻串接在该逻辑与非电路的输入之一与高电平参考之间。
2.如权利要求1所述的载波解调方法，其特征在于，在将该输入方波信号分为相位差为180度的两路信号之前，该载波解调方法还包括以下步骤将该输入方波信号经由一驱动电路处理。
3.如权利要求2所述的载波解调方法，其特征在于，在将这两路信号各自送一所述的电容电阻电路进行处理之前，该载波解调方法还包括以下步骤将这两路信号各自送一高频干扰滤波电路进行处理。
4.如权利要求3所述的载波解调方法，其特征在于，该载波解调方法还包括以下步骤 在将该输入方波信号经由该驱动电路处理之前，将该输入方波信号送一高频干扰滤波电路进行处理；和/或，将该解调信号送一高频干扰滤波电路进行处理。
5.如权利要求1所述的载波解调方法，其特征在于，该高频载波信号与低频通信信号的频率比不小于8 1。
6.如权利要求1所述的载波解调方法，其特征在于，该高电平参考通过所述的电容电阻电路中的该电阻向该电容充电的周期与该高频载波信号的单个周期中的高电平所维系的时间之比不小于3 1。
7.如权利要求6所述的载波解调方法，其特征在于，该高电平参考通过所述的电容电阻电路中的该电阻向该电容充电的周期与该高频载波信号的单个周期中的高电平所维系的时间之比不大于10 1。
8.如权利要求1所述的载波解调方法，其特征在于，该载波解调方法还包括以下步骤 将输入正弦波信号转换为该输入方波信号。
9.如权利要求8所述的载波解调方法，其特征在于，该载波解调方法还包括以下步骤 通过一耦合电路从一通讯线路中捕获该输入正弦波信号。
10.如权利要求9所述的载波解调方法，其特征在于，该通讯线路为低压电力线。
11.一种载波解调电路，用以实现如权利要求1至10任一项所述的载波解调方法，其特征在于，包括一反相器，两个所述的电容电阻电路以及一个所述的逻辑与非门电路；所述的相位差为180度的两路信号，其中一路信号是直接送到一个所述的电容电阻电路，其中另一路信号是经由该反相器送到另一个所述的电容电阻电路。
12.如权利要求11所述的载波解调电路，其特征在于，还包括一驱动电路，该输入方波信号送到该驱动电路的输入端，该驱动电路的输出端分别与一个所述的电容电阻电路相连和与该反相器的输入端相连。
13.如权利要求11所述的载波解调电路，其特征在于，还包括两个滤波电容，每个滤波电容设置在一个所述的电容电阻电路的输入端和地之间。
14.如权利要求13所述的载波解调电路，其特征在于，还包括输入滤波电容和/或输出滤波电容。
15.如权利要求14所述的载波解调电路，其特征在于，还包括一比较电路以将输入正弦波信号转换为该输入方波信号。
16.如权利要求15所述的载波解调电路，其特征在于，还包括一耦合电路以从通讯线路中捕获该输入正弦波信号。
全文摘要
一种载波解调方法及电路，用以对在高频载波信号上调制有低频通信信号的输入信号进行解调，该载波解调方法包括以下步骤将输入方波信号分为相位差为180度的两路信号；将这两路信号各自经由一电容电阻电路处理后进行逻辑与非电路处理，该处理结果即为解调信号；该电容电阻电路包括一电容和一电阻，该电容是串接在这两路信号之一与逻辑与非电路的输入之一之间，该电阻串接在该逻辑与非电路的输入之一与高电平参考之间。既能够满足稳定性和可靠性要求，又能够满足成本较低和功耗较小要求。
文档编号H04L27/00GK102263715SQ201010192838
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月27日 优先权日2010年5月27日
发明者孙奉健, 王春国, 陈俊杰 申请人:深圳长城开发科技股份有限公司