本發(fā)明涉及電力載波的技術領域，特別涉及一種具有過壓檢測的電力載波芯片。

背景技術：

最小頻移鍵控(MSK)是頻移鍵控(FSK)的一種特殊情況。MSK用正交的兩個正弦波(頻率f0和頻率f1)來表示0和1；但是和普通FSK不一樣，MSK的頻率的距離(f1-f0)只是數(shù)據(jù)傳輸速率R(1/T，T是傳輸一位數(shù)據(jù)的時間)的一半，這大大提高了帶寬效率。fc＝(f1+f0)/2被稱為載波中心頻率。

采用最小頻移鍵控的電力載波裝置中，通過同一個耦合變壓器和電力線進行發(fā)射信號及接收信號的耦合，并且是在同一個通訊頻段進行信號傳輸。當有多個發(fā)射端同時發(fā)射時，就會造成電力載波通信線路出現(xiàn)過壓的情況，影響電力載波通信的使用效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種具有過壓檢測的電力載波芯片，其能夠降低電力載波過程中線路過壓的情況，結構緊湊，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度，安全可靠。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種具有過壓檢測的電力載波芯片，包括用于與耦合變壓器的接收端相連的MSK解調電路及與耦合變壓器的發(fā)射端相連的MSK調制電路；所述MSK解調電路通過第一調節(jié)開關與接收端相連，MSK調制電路通過第二調節(jié)開關與發(fā)射端相連，第一調節(jié)開關及第二調節(jié)開關的控制端均與過壓檢測模塊的輸出端相連，所述過壓檢測模塊的輸入端與第一調節(jié)開關對應于與接收端相連的一端相連；過壓檢測模塊根據(jù)接收端輸入的接收信號對耦合變壓器的接收端狀態(tài)進行繁忙檢測，當過壓檢測模塊檢測到耦合變壓器的接收端有載波信號時，過壓檢測模塊通過第二調節(jié)開關斷開MSK調制電路與發(fā)射端的連接，并通過第一調節(jié)開關使得MSK解調電路與接收端相連。

優(yōu)選地，所述過壓檢測模塊包括匹配濾波器，所述匹配濾波器的輸出端與包絡檢波模塊相連，所述包絡檢波模塊的輸出端與滯后閥相連，所述滯后閥的輸出端分別與第一調節(jié)開關及第二調節(jié)開關的控制端相連；匹配濾波器根據(jù)接收信號進行匹配關聯(lián)，并向包絡檢波模塊輸入最大關聯(lián)信號；所述包絡檢波模塊對所述最大關聯(lián)信號進行包絡檢測，并向滯后閥輸入包絡幅值；所述滯后閥將包絡幅值與預設閾值進行比較，并根據(jù)所標記發(fā)射端的狀態(tài)輸出調節(jié)信號，以調節(jié)第一調節(jié)開關及第二調節(jié)開關的開關狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述匹配濾波器包括第一關聯(lián)匹配模塊及第二關聯(lián)匹配模塊，所述第一關聯(lián)匹配模塊及第二關聯(lián)匹配模塊與接收信號相連，并分別對接收信號對應的載波信號進行關聯(lián)匹配；第一關聯(lián)匹配模塊的輸出端通過第一加法器及第一絕對值運算器與第一最大值運算器相連，第二關聯(lián)匹配模塊通過第二加法器及第二絕對值運算器與第一最大值運算器相連，所述第一最大值運算器將第一絕對值運算器及第二絕對值運算器間的較大值以最大關聯(lián)信號輸出。

優(yōu)選地，所述包絡檢波模塊包括比較器及第五加法器，所述比較器及第五加法器的輸入端與匹配濾波器的輸出端相連；比較器的輸出端與兩路選擇開關的控制端相連，第五加法器的另一輸入端與第三參數(shù)發(fā)生器相連，第五加法器將匹配濾波器輸出的最大關聯(lián)信號及第三參數(shù)發(fā)生器產生的第第三調整控制參數(shù)相累加，第五加法器的輸出端與兩路開關選擇開關的輸入端相連，兩路選擇開關的輸出端與最小值運算器的輸入端相連，最小值運算器的輸出端與第二最大值運算器的輸入端相連，所述第二最大值運算器通過檢波寄存器輸出包絡幅值，所述檢波寄存器產生的包絡幅值通過第三加法器與第二參數(shù)發(fā)生器產生的第二調整控制參數(shù)作差，且第三加法器的輸出端分別與第四加法器、兩路選擇開關及比較器的輸出端相連，第四加法器的輸入端還與第一參數(shù)發(fā)生器相連，第四加法器的輸出端與最小值運算器的輸入端相連，第二最大值運算器的輸入端與信號發(fā)生器相連。

優(yōu)選地，所述耦合變壓器的接收端通過第一濾波器、放大電路及第一模數(shù)轉換模塊與過壓檢測模塊的輸入端相連，且第一模數(shù)轉換模塊通過第一調節(jié)開關與MSK解調電路相連，所述MSK解調電路的輸出端與控制器相連，控制器的輸出端與MSK調制電路相連，所述MSK調制電路通過第二調節(jié)開關與第二模數(shù)轉換模塊相連，第二模數(shù)轉換模塊通過第二濾波器及耦合驅動模塊與耦合變壓器的發(fā)射端相連。

優(yōu)選地，所述第一模數(shù)轉換模塊及第二模數(shù)轉換模塊均為一位模數(shù)轉換器。所述第一調節(jié)開關及第二調節(jié)開關包括MOSFET管。

優(yōu)選地，所述第一濾波器及第二濾波器均為帶通濾波器。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明有以下有益效果：

本發(fā)明的具有過壓檢測的電力載波芯片，采用MSK解調電路通過第一調節(jié)開關與接收端相連，MSK調制電路通過第二調節(jié)開關與發(fā)射端相連，第一調節(jié)開關與第二調節(jié)開關的控制端與過壓檢測模塊的輸出端相連，過壓檢測模塊根據(jù)接收信號能夠得到過壓的標記狀態(tài)，從而能夠控制第一調節(jié)開關與第二調節(jié)開關的開關狀態(tài)，避免電力線過壓所造成的線路損壞，結構緊湊，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度，確保了電力載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，提高了?shù)據(jù)處理的效率及信道的使用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明使用狀態(tài)的結構框圖。

圖2為本發(fā)明過壓檢測模塊的結構框圖。

圖3為本發(fā)明匹配濾波器的結構框圖。

圖4為本發(fā)明包絡檢波模塊的結構框圖。

圖5為本發(fā)明接收信號的仿真示意圖。

圖6為本發(fā)明調制信號的仿真示意圖。

圖7為本發(fā)明過壓檢測輸出的仿真示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明進行清楚、完整地描述。

如圖1、圖2所示，采用電力載波時，耦合變壓器1的發(fā)射端2同時會有多個載波信號發(fā)射，會造成電力線的繁忙及數(shù)據(jù)包的沖突，為避免上述情況，提高電力載波的穩(wěn)定性及可靠性，本發(fā)明包括第一調節(jié)開關14及第二調節(jié)開關15；具體地，耦合變壓器1的接收端12通過第一濾波器4、放大電路10及第一模數(shù)轉換模塊5與第一調節(jié)開關14的一端相連，第一調節(jié)開關14的另一端與MSK解調電路8相連，第二調節(jié)開關15的一端與MSK調制電路6相連；為了能夠對電力載波信號進行處理，MSK解調電路8及MSK調制電路6與控制器7相連，所述控制器7為處理電力載波常用的微處理器，通過MSK調制電路6及MSK解調電路8能夠完成以MSK方式進行電力載波信號的調制及解調。MSK調制電路6通過第二調節(jié)開關15與第二模數(shù)轉換模塊11相連，第二模數(shù)轉換模塊11通過第二濾波器9、耦合驅動模塊2與耦合變壓器1的發(fā)射端2相連，通過耦合變壓器1的發(fā)射端2能夠在電力線上以MSK方式傳輸載波信號。第一調節(jié)開關14及第二調節(jié)開關15的控制端均與過壓檢測模塊13的輸出端相連，過壓檢測模塊13的輸入端與第一模數(shù)轉換模塊5對應于與第一調節(jié)開關14相連的一端相連，通過對第一模數(shù)轉換模塊15輸出的接收信號16進行繁忙度檢測，來調節(jié)第一調節(jié)開關14及第二調節(jié)開關15的開關狀態(tài)；其中，當檢測到電力線具有多個發(fā)射源同時發(fā)射載波信號時，過壓檢測模塊13輸出的控制信號使得第一調節(jié)開關14閉合，第二調節(jié)開關15斷開，也即達到停止向耦合變壓器1的發(fā)射端2發(fā)射載波信號，同時通過MSK解調電路6進行載波信號解調，并將解調后的信號通過控制器7進行處理，達到了防止數(shù)據(jù)沖突的作用，提高了信道的使用率。通過高采樣過密率來換取對模數(shù)轉換器的低要求，第一模數(shù)轉換模塊5及第二模數(shù)轉換模塊11可以采用實質為一位的模數(shù)轉換器；第一濾波器4及第二濾波器9均采用帶通濾波器；MSK調制電路6及MSK解調電路8采用現(xiàn)有的電路結構。

如圖2所示：為了能夠達到對電力線繁忙的檢測，所述過壓檢測模塊13包括匹配濾波器17、包絡檢波模塊18及滯后閥19，所述匹配濾波器17的輸出端與包絡檢波模塊18相連，所述包絡檢波模塊18的輸出端與滯后閥19相連，所述滯后閥19的輸出端分別與第一調節(jié)開關14及第二調節(jié)開關15的控制端相連；匹配濾波器17根據(jù)接收信號16進行匹配關聯(lián)，并向包絡檢波模塊18輸入最大關聯(lián)信號；所述包絡檢波模塊18對所述最大關聯(lián)信號進行包絡檢測，并向滯后閥19輸入包絡幅值；所述滯后閥19將包絡幅值與預設閾值進行比較，并根據(jù)所標記發(fā)射端2的狀態(tài)輸出調節(jié)信號，以調節(jié)第一調節(jié)開關14及第二調節(jié)開關15的開關狀態(tài)。接收信號16為第一模數(shù)轉換模塊5進行模數(shù)轉換后的數(shù)字信號。

如圖3所示：所述匹配濾波器17包括第一關聯(lián)匹配模塊40及第二關聯(lián)匹配模塊41，所述第一關聯(lián)匹配模塊40及第二關聯(lián)匹配模塊41與接收信號16相連，并分別對接收信號16對應的載波信號進行關聯(lián)匹配；第一關聯(lián)匹配模塊40的輸出端通過第一加法器23及第一絕對值運算器22與第一最大值運算器21相連，第二關聯(lián)匹配模塊41通過第二加法器27及第二絕對值運算器20與第一最大值運算器21相連，所述第一最大值運算器21將第一絕對值運算器22及第二絕對值運算器20間的較大值以最大關聯(lián)信號輸出。第二關聯(lián)匹配模塊41內包括若干第二關聯(lián)加法器26，所述第二關聯(lián)加法器26的數(shù)量與MSK載波信號中表示數(shù)據(jù)0波形的頻率相一致，第二關聯(lián)加法器26的輸入端分別與f0_0、f0_1、……、f0_i+1、f0_i+2相連，且第二關聯(lián)加法器26與檢波寄存器25的輸出端相連，所述檢波器寄存器25的數(shù)量與第二關聯(lián)加法器26的數(shù)量相對應，檢波寄存器25的輸入端與接收信號16相連，當接收信號16的載波信號與表示0的波形數(shù)據(jù)相一致時，第二關聯(lián)匹配模塊41達到與接收信號16的最大匹配關聯(lián)。第一關聯(lián)匹配模塊40內包括若干第一關聯(lián)加法器24，所述第一關聯(lián)加法器24的數(shù)量與MSK載波信號中表示數(shù)據(jù)1波形的頻率相一致，第一關聯(lián)加法器24的輸入端分別與f1_0、f1_1、……、f1_i+1、f1_i+2相連，其中，f1_0、f1_1、……、f1_i+1、f1_i+2表述MSK載波信號中表述1的波形，且第一關聯(lián)加法器24與檢波寄存器25的輸出端相連，第一關聯(lián)匹配模塊40與第二關聯(lián)匹配模塊41共用若干相應的檢波寄存器25；當接收信號16的載波信號與表述1的波形數(shù)據(jù)相一致時第一關聯(lián)匹配模塊40就能夠達到與接收信號16的最大匹配關聯(lián)。第一關聯(lián)匹配模塊40與第二關聯(lián)匹配模塊41間進行關聯(lián)匹配的載波信號可以互換。第一關聯(lián)匹配模塊40內的第一關聯(lián)加法器24的輸出端均與第一加法器23的輸入端相連，通過第一加法器23能夠累加關聯(lián)，第一加法器23的輸出端通過第二絕對值運算器22與第一最大值運算器21的輸入端相連。第二關聯(lián)匹配模塊41內的第二關聯(lián)加法器26的輸出端均與第二加法器27的輸入端相連，通過第二加法器27進行累加關聯(lián)，第二加法器27通過第二絕對值運算器20與第一最大值運算器21的輸入端相連。第一最大值運算器21將第一絕對值運算器20及第二絕對值運算器22輸入的值進行比較，且第一最大值運算器21將第一絕對值運算器20及第二絕對值運算器22中的數(shù)值較大值以最大關聯(lián)信號形式輸出，達到對接收信號16的最大關聯(lián)。

如圖4所示：所述包絡檢波模塊18包括比較器39及第五加法器37，所述比較器39及第五加法器37的輸入端與匹配濾波器17的輸出端相連；比較器39的輸出端與兩路選擇開關36的控制端相連，第五加法器37的另一輸入端與第三參數(shù)發(fā)生器38相連，第五加法器37將匹配濾波器17輸出的最大關聯(lián)信號及第三參數(shù)發(fā)生器38產生的第第三調整控制參數(shù)相累加，第五加法器37的輸出端與兩路開關選擇開關36的輸入端相連，兩路選擇開關36的輸出端與最小值運算器34的輸入端相連，最小值運算器34的輸出端與第二最大值運算器32的輸入端相連，所述第二最大值運算器32通過檢波寄存器31輸出包絡幅值，所述檢波寄存器31產生的包絡幅值通過第三加法器30與第二參數(shù)發(fā)生器29產生的第二調整控制參數(shù)作差，且第三加法器30的輸出端分別與第四加法器35、兩路選擇開關36及比較器39的輸出端相連，第四加法器35的輸入端還與第一參數(shù)發(fā)生器28相連，第四加法器35的輸出端與最小值運算器34的輸入端相連，第二最大值運算器32的輸入端與信號發(fā)生器33相連。第一參數(shù)發(fā)生器28產生的第一調整控制參數(shù)為MaxDelta，第二參數(shù)發(fā)生器29產生的第二調整控制參數(shù)為(Tau+1)*2^(-nbr_frac-bits)，第三參數(shù)發(fā)生器38產生的第三調整控制參數(shù)為1-2^(-nbr_frac-bits)，其中，Tau、2^(-nbr_frac-bits)、MaxDelta為預先設置的調整參數(shù)，通過上述參數(shù)能夠控制包絡的上升速度和下降速度。比較器39將匹配濾波器17輸出的最大關聯(lián)信號及第三加法器30輸出的信號進行比較，且比較器39輸出其中的較大值，且比較器39輸出的信號作為兩路選擇開關36的控制信號。第五加法器37將匹配濾波器17輸出的最大關聯(lián)信號及第三參數(shù)發(fā)生器38產生的第三調整控制參數(shù)進行累加，兩路選擇開關36將第三加法器30及第五加法器37輸入值中的較大值輸出，最小值運算器34將兩路選擇開關36及第四加法器35間輸入值中的較小值輸出。從上述結構得到包絡檢波模塊18進行包絡檢波的工作原理為：將當前包絡信號值和輸入的最大關聯(lián)信號值進行比較，當包絡信號小于輸入的最大關聯(lián)信號信號時，包絡信號增加變成輸入信號，但增值部分不能超過MaxDelta；當包絡信號大于輸入的最大關聯(lián)信號時，包絡信號按預定的參數(shù)Tau進行衰減；通過上述比較、判斷及處理后，能夠通過檢波寄存器31輸出包絡幅值。

為了能夠準確的判斷過壓信號，根據(jù)過壓信號調節(jié)MSK調制電路6及MSK解調電路8的連接狀態(tài)，所述包絡檢波模塊18輸出的包絡幅值輸入到滯后閥19內，由滯后閥19進行比較和判斷。滯后閥19進行比較判斷的過程為：當之前線路狀態(tài)標記為不繁忙，且包絡幅值大于第一閾值時，滯后閥19將電力線的狀態(tài)設置為繁忙狀態(tài)；當之前線路狀態(tài)標記為繁忙時，且包絡幅值小于第二閾值時，滯后閥19將電力線的狀態(tài)設置為不繁忙，上述第一閾值與第二閾值中，第一閾值大于第二閾值的數(shù)值。滯后閥19將上述電力線的狀態(tài)輸出，從而根據(jù)電力線的標記狀態(tài)來控制第一調節(jié)開關14及第二調節(jié)開關15的開關狀態(tài)。第一調節(jié)開關14與第二調節(jié)開關15可以采用MOSFET管，或者采用其他開關形式。滯后閥19通過將包絡幅值與電力線的狀態(tài)進行關聯(lián)處理，能夠確保對電力線狀態(tài)檢測的準確性，能提高電力載波的傳輸質量及可靠性。

如圖1～圖7所示：使用時，將電力載波芯片與控制器7及耦合變壓器1對應連接，過壓檢測模塊13與耦合變壓器1的接收端12相應。工作時，過壓檢測模塊13對接收信號16進行分析處理，當過壓檢測模塊13檢測到接收端12有繁忙信號時，也即耦合變壓器1的發(fā)射端2同時有多個發(fā)射信號，為了提高信道使用率，就需要調節(jié)MSK調制電路6及MSK解調電路8的連接狀態(tài)。過壓檢測模塊13通過匹配濾波器17輸出最大關聯(lián)信號，通過包絡檢波模塊18輸出包絡幅值，通過滯后閥19對包絡幅值與設定閾值進行比較，并根據(jù)之前電力線的狀態(tài)進行關聯(lián)，能夠確保電力線進行載波信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性及可靠性，避免電力載波芯片中第一調節(jié)開關14與第二調節(jié)開關15間頻率開關動作。在電力線繁忙時，通過讓第二調節(jié)開關15斷開，第一調節(jié)開關14閉合，能夠進一步減少電力線上進行載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎_突，同時不會影響進行電力載波進行解調及處理的效率。圖5為沒有進行過壓檢測時，進行電力線載波的仿真示意圖；圖6為利用調制信號的仿真示意圖；通過圖6的調制信號對圖5中的載波信號進行解調，同時通過過壓檢測模塊13對過壓狀態(tài)進行標記，圖7為進行過壓狀態(tài)標記的仿真示意圖；從圖6可以看出載波信號中包含了大量的噪聲，很難分辨出信號的位置，降低了進行載波信號解調的質量。圖7中的直線表示過壓狀態(tài)，通過這個過壓狀態(tài)能夠精確控制第一調節(jié)開關14及第二調節(jié)開關15的開關狀態(tài)，能確保電力信號載波的可靠性及效率。

本發(fā)明MSK解調電路8通過第一調節(jié)開關14與接收端12相連，MSK調制電路6通過第二調節(jié)開關15與發(fā)射端2相連，第一調節(jié)開關14與第二調節(jié)開關15的控制端與過壓檢測模塊13的輸出端相連，過壓檢測模塊13根據(jù)接收信號16能夠得到過壓的標記狀態(tài)，從而能夠控制第一調節(jié)開關14與第二調節(jié)開關15的開關狀態(tài)，避免電力線上數(shù)據(jù)沖突，結構緊湊，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和集成度，確保了電力載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，提高了?shù)據(jù)處理的效率及信道的使用率。