專利名稱：全數字最小頻移鍵控電力載波裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力載波裝置，尤其是一種全數字最小頻移鍵控電力載波裝置， 屬于電力載波的技術領域。
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A和頻率/P來表示0和1。但是和普通FSK不一樣，MSK的頻率的距離、f「f0、 只是數據傳輸速率R α/τ, Γ是傳輸一位數據的時間)的一半，這大大提高了帶寬效率。 f= i.f^fJ/2被稱為載波中心頻率。目前，采用最小頻移鍵控的電力載波裝置，實現結構復雜，非線性干擾大，影響了電力載波的使用。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其采用全數字電路實現，降低了非線性干擾，簡化了電路設計，提高了系統的穩定性和集成度，降低了成本，安全可靠。按照本發明提供的技術方案，所述全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，包括耦合變壓器，所述耦合變壓器的副邊包括發射端及接收端；所述接收端通過第一濾波器、放大電路、第一模數轉換模塊及MSK解調電路與控制器的輸入端相連，所述控制器的輸出端通過 MSK調制電路、第二模數轉換模塊、第二濾波器及耦合驅動模塊與發射端相連；所述MSK解調電路將接收端接收的載波信號經過采樣、比較及判斷后解調成相應的數據信號輸入到控制器內，控制器對數據信號處理后通過MSK調制電路向外發射相應的調制載波信號；所述 MSK調制電路、MSK解調電路、第一模數轉換模塊及第二模數轉換模塊采用全數字集成電路實現。所述MSK解調電路包括第一載波鎖相電路及第二載波鎖相電路；所述第一載波鎖相電路的輸入端與接收到的載波信號相連，第一載波鎖相電路的輸出端與第一載波數字振蕩器相連，且第一載波鎖相電路根據接收到的載波信號使第一載波數字振蕩器產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第一時鐘信號及兩倍頻率同相位的第二時鐘信號；第一載波數字振蕩器產生的第二時鐘信號對接收到的載波信號兩倍采樣并且反饋到第一載波鎖相電路內，用于接收到的載波信號的相位檢測；第一載波數字振蕩器產生的第一時鐘信號通過第一乘法器與接收到的載波信號相乘完成對接收到的載波信號的采樣，且第一乘法器的輸出端通過第四數字積分轉儲模塊及第二絕對值運算器得到第一數據信號，所述第一數據信號輸入到數據相位檢測模塊內；
所述第二載波鎖相電路的輸入端也與接收到的載波信號相連，第二載波鎖相電路的輸出端與第二載波數字振蕩器相連，且第二載波鎖相電路根據接收到的載波信號使第二載波數字振蕩器產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第三時鐘信號及兩倍頻率同相位的第四時鐘信號；第二載波數字振蕩器產生的第四時鐘信號用于對接收到的載波信號兩倍采樣并且反饋到第二載波鎖相電路內，用于對接收到的載波信號的相位檢測，第二載波數字振蕩器產生的第三時鐘信號通過第二乘法器與接收到的載波信號相乘完成對接收到的載波信號采樣，且第二乘法器的輸出端通過第七數字積分轉儲模塊及第五絕對值運算器得到第二數據信號，所述第二數據信號輸入到數據相位檢測模內；
數據相位檢測模塊根據輸入的第一數據信號與第二數據信號經過數據位數字振蕩器輸出第一控制時鐘信號，所述第一控制時鐘信號分別與第四數字積分轉儲模塊與第七數字積分轉儲模塊的控制端相連，以使第四數字積分轉儲模塊及第七數字積分轉儲模塊內的數據輸出；
第一數據信號與第二數據信號通過數據檢測模塊將解調數據輸入到控制器內，且數據檢測模塊通過第二多路選擇器與第三多路選擇器分別調整鎖定第一載波鎖相電路、第二載波鎖相電路。所述第一載波鎖相電路包括第一雙穩態多諧振蕩器及第二雙穩態多諧振蕩器，第一雙穩態多諧振蕩器與第二雙穩態多諧振蕩器的輸入端與接收到的載波信號相連，第一雙穩態多諧振蕩器與第二雙穩態多諧振蕩器的輸出端均與第一載波相位檢測模塊的輸入端相連；第一載波相位檢測模塊的輸出端通過第一數字積分轉儲模塊與第三乘法器相連，第三乘法器與第二多路選擇器的輸出端相連；第三乘法器通過第一加法器與第一延遲電路相連；第一延遲電路的輸出端與第一載波數字振蕩器的輸出端相連，且第一延遲電路輸出端的輸出信號通過第一加法器反饋；第一載波數字振蕩器產生的第二時鐘信號分別與第一雙穩態多諧振蕩器及第二雙穩態多諧振蕩器相連。所述第二載波鎖相電路包括第三雙穩態多諧振蕩器及第四雙穩態多諧振蕩器，所述第三雙穩態多諧振蕩器與第四雙穩態多諧振蕩器的輸入端均與接收到的載波信號相連， 第三雙穩態多諧振蕩器與第四雙穩態多諧振蕩器的輸出端均與第二載波相位檢測模塊相連，第二載波相位檢測模塊通過第二數字積分轉儲模塊與第四乘法器相連，第四乘法器還與第三多路選擇器的輸出端相連，第四乘法器的輸出端通過第二加法器與第二延遲電路相連，第二延遲電路的輸出端與第二載波數字振蕩器相連，且第二延遲電路的輸出端反饋到第二加法器內；第二載波數字振蕩器產生的第四時鐘信號分別與第三雙穩態多諧振蕩器及第四雙穩態多諧振蕩器相連。所述數據位相位檢測模塊通過第五乘法器、第三加法器及第三延遲電路與數據位數字振蕩器相連；第三延遲電路的輸出端反饋到第三加法器內；第五乘法器的輸入端還與控制信號BCK_PUG相連。所述第一乘法器的輸出端通過第三數字積分轉儲模塊及第一絕對值運算器向數據位相位檢測模塊輸入第三數據信號，并通過第五數字積分轉儲模塊及第三絕對值運算器向數據位相位檢測模塊輸入第五數據信號；第二乘法器的輸出端通過第八數字積分轉儲模塊及第六絕對值運算器向數據位相位檢測模塊輸入第四數據信號，并通過第六數字積分轉儲模塊及第四絕對值運算器向數據位相位檢測模塊輸入第六數據信號；數據位數字振蕩器向第三數字積分轉儲模塊及第八數字積分轉儲模塊輸出第二控制時鐘信號，且數據位十字振蕩器向第五數字積分轉儲模塊及第六數字積分轉儲模塊輸出第三控制時鐘信號，其中， 第二控制時鐘信號的相位超前第一控制時鐘信號的相位，第三控制時鐘信號的相位滯后第一控制時鐘信號的相位。所述第二多路選擇器與第三多路選擇器的輸入端與帶寬控制信號CAR_PUG相連。所述帶寬控制信號CAR_PUG 為 1/32、1/64、1/128、1/256 或 1/512。所述第一濾波器及第二濾波器均為帶通濾波器。所述第一模數轉換模塊及第二模數轉換模塊均為一位模數轉換器。本發明的優點MSK調制電路與MSK解調電路均采用全數字集成電路實現，MSK調制電路與MSK解調電路能夠保數據和數據間相位的連續性，降低由放大器非線性導致的干擾；MSK解調電路通過第一載波鎖相電路及第二載波鎖相電路對載波信號進行采樣及相位檢測，使模數轉換模塊能夠采用實質為一位的模數轉換模塊，降低了成本；MSK解調電路解調時，通過多組數據進行比較判斷，能夠得到精確的數據信號，簡化了電路設計，提高了系統的穩定性和集成度，降低了成本，安全可靠。
圖1為本發明的結構框圖。圖2為本發明MSK調制器的結構框圖。圖3為一組頻率方波的載波仿真示意圖。圖4為另一組頻率方波的載波仿真示意圖。圖5為本發明MSK解調器的結構框圖。附圖標記說明1-耦合變壓器、2-發射端、3-耦合驅動模塊、4-第一濾波器、5-第一模數轉換模塊、6-MSK調制電路、7-控制器、8-MSK解調電路、9-第二濾波器、10-放大電路、11-第二模數轉換模塊、12-接收端、13-第一多路選擇器、14-第一雙穩態多諧振蕩器、 15-第二雙穩態多諧振蕩器、16-第一乘法器、17-第一載波數字振蕩器、18-第一載波相位檢測模塊、19-第一數字積分轉儲模塊、20-第三乘法器、21-第一加法器、22-第一延遲電路、23-第三數字積分轉儲模塊、24-第一絕對值運算器、25-第四數字積分轉儲模塊、26-第二絕對值運算器、27-第五數字積分轉儲模塊、28-第三絕對值運算器、29-數據位數字振蕩器、30-第三雙穩態多諧振蕩器、31-第四雙穩態多諧振蕩器、32-第二載波相位檢測模塊、 33-第二載波數字振蕩器、34-第二乘法器、35-第二數字積分轉儲模塊、36-第四乘法器、 37-第二加法器、38-第二延遲電路、39-第二多路選擇器、40-第三多路選擇器、41-數據檢測模塊、42-第三延遲電路、43-第三加法器、44-第五乘法器、45-數據位相位檢測、46-第六數字積分轉儲模塊、47-第四絕對值運算器、48-第七數字積分轉儲模塊、49-第五絕對值運算器、50-第八數字積分轉儲模塊、51-第六絕對值運算器、52-第一載波鎖相電路、53-第二載波鎖相電路及54-接收信號。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖1所示所述耦合變壓器1具有原邊及副邊，耦合變壓器1的副邊具有發射端 2及接收端12，耦合變壓器1的原邊與對應的火線、零線相連。電力載波通信時，接收端12 接收的信號通過第一濾波器4進行濾波，并由放大電路10對接收的載波信號進行放大，放大后的信號經過第一模數轉換模塊5進行模數轉換后由MSK解調電路8進行解調，然后輸入控制器7內。其中，第一濾波器4采用帶通濾波器，第一模數轉換模塊5為一位模數轉換； MSK解調電路8將MSK調制信號解調得到相應的數字信號。控制器7的輸出端與MSK調制電路6相連，由MSK調制電路6將控制器7內待發射的數據通過MSK調制的方式調制成載波信號，所述調制后的載波信號通過第二模數轉換模塊11、第二濾波器9及耦合驅動模塊3 后輸出到發射端2，通過耦合變壓器1的發射端2向外傳輸相應的載波信號，達到電力載波通信。第二濾波器9也為帶通濾波器，第二模數轉換模塊11采用一位模數轉換；控制器7 采用常規的電力載波控制芯片，MSK調制電路6、MSK解調電路8、第一模數轉換模塊5及第二模數轉換模塊11均采用全數字大規模集成電路實現，能夠降低設計的難度。如圖2所示所述MSK調制電路6包括第一多路選擇器13，所述第一多路選擇器 13的數據端分別與表示數據1的波形、表示數據0的波形相連，第一多路選擇器13的控制端與控制器7的輸出端相連，即控制器7待發射的數據輸出到第一多路選擇器13的控制端，根據待發射數據的不同，第一多路選擇器13能夠確定是采用表示數據1的波形或是表示數據0的波形進行調制載波。如圖3和圖4所示分別為載波頻率為H=IlOKHz和 f0=100KHz為例，全數字工作的時鐘頻率為2. 2MHz時，其中一個載波周期分別有20個點和 22個點。通過高采樣過密率來換取對模數轉換器的低要求，當上述載波頻率為H=IlOKHz 和f0=100KHz為例，全數字工作的時鐘頻率為2. 2MHz時，我們可以使用本質是一位的模數轉換。如圖5所示為MSK解調電路8的結構框圖。為了對以MSK調制的載波信號進行解調，MSK解調電路8包括第一載波鎖相電路52及第二載波鎖相電路53，第一載波鎖相電路52及第二載波鎖相電路53與接收信號M相連，通過第一載波鎖相電路52及第二載波鎖相電路53能夠保證相應的載波數字振蕩器發生的載波和接收的載波同頻率同相位要求； 第一載波鎖相電路52與第二載波鎖相電路53能夠適應不同的載波頻率要求。具體地，第一載波鎖相電路52與接收到的載波信號相連，第二載波鎖相電路53與接收到的載波信號相連，第一載波鎖相電路52與第二載波鎖相電路53能夠針對MSK調制中兩組不同頻率載波進行采樣及解調。第一載波鎖相電路52能夠對接收到的載波信號進行采樣及相位檢測， 然后經過相應的處理后輸出相應的數據信號。所述第一載波鎖相電路52的輸入端與接收到的載波信號相連，第一載波鎖相電路52的輸出端與第一載波數字振蕩器17相連，且第一載波鎖相電路52根據接收到的載波信號使第一載波數字振蕩器17產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第一時鐘信號及兩倍頻率同相位的第二時鐘信號；第一載波數字振蕩器17產生的第二時鐘信號用于對接收到的載波信號兩倍采樣且反饋到第一載波鎖相電路52內，用于接收到的載波信號的相位檢測；第一載波數字振蕩器17產生的第一時鐘信號通過第一乘法器16與接收到的載波信號相乘完成對接收到的載波信號采樣，且第一乘法器16的輸出端通過第四數字積分轉儲模塊25及第二絕對值運算器沈得到第一數據信號，所述第一數據信號輸入到數據相位檢測模塊45內。所述第一載波鎖相電路52包括第一雙穩態多諧振蕩器14及第二雙穩態多諧振蕩器15，第一雙穩態多諧振蕩器14與第二雙穩態多諧振蕩器15的輸入端與接收到的載波信號相連，第一雙穩態多諧振蕩器14與第二雙穩態多諧振蕩器15的輸出端均與第一載波相位檢測模塊18的輸入端相連；第一載波相位檢測模塊18的輸出端通過第一數字積分轉儲模塊19與第三乘法器20相連，第三乘法器20與第二多路選擇器39的輸出端相連 ’第三乘法器20通過第一加法器21與第一延遲電路22相連；第一延遲電路22的輸出端與第一載波數字振蕩器17的輸出端相連，且第一延遲電路22輸出端的輸出信號通過第一加法器 21反饋；第一載波數字振蕩器17產生的第二時鐘信號分別與第一雙穩態多諧振蕩器14及第二雙穩態多諧振蕩器15相連。接收到的載波信號及第一載波數字振蕩器17產生的第一時鐘信號均與第一乘法器16相連，通過第一時鐘信號能夠對接收到的載波信號進行采樣； 第一載波數字振蕩器17產生的第二時鐘信號輸入到第一雙穩態多諧振蕩器14與第二雙穩態多諧振蕩器15能夠用于接收到的載波信號的相位檢測。第二多路選擇器39的控制端與數據檢測模塊41相連，第二多路選擇器39的數據輸入端分別輸入0和帶寬控制信號CAR_ PUG，所述帶寬控制信號CAR_PUG可以為1/32、1/64、1/128、1/256或1/512。當數據檢測模塊41得到的數據與接收到的載波信號的數據相對應時，通過第二多路選擇器39能夠鎖定第一載波鎖相電路52的輸出，避免產生數據干擾。第一雙穩態多諧振蕩器14與第二雙穩態多諧振蕩器15對接收到的載波信號進行兩倍頻率采樣時，用R_RISING表示在第二時鐘信號上升沿的采樣值，用R_FALLING表示在第二時鐘下降沿采樣值，用error表示載波相位錯誤，則第一載波相位檢測模塊18進行載波相位檢測方法及過程為當R_RISING=0或R_FALLING=0時，則error等于0 ；當R_ 尺151呢=10^1^1呢，且R_FALLING的絕對值等于1時，error等于1，其他情況時，error等于-1。當得到上述載波相位誤差error后，第一載波相位檢測模塊18的輸出經過第一數字積分轉儲模塊19進行積分，再經過第三乘法器20、第一加法器21及第一延時電路22后輸入到第一載波數字振蕩器17，使第一載波數字積分振蕩器17能夠產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第一時鐘信號及兩倍頻率同相位的第二時鐘信號，第二時鐘信號反饋到第一雙穩態多諧振蕩器14與第二雙穩態多諧振蕩器15后能夠提高對接收到的載波信號采樣的精度，確保能夠對接收到的載波信號進行精確解調。第四數字積分轉儲模塊25的控制端與數據位數字振蕩器四的輸出端相連，數據位數字振蕩器四向第四數字積分轉儲模塊25輸出第一控制時鐘信號；當第四數字積分轉儲模塊25接收到第一控制時鐘信號后，第四數字積分轉儲模塊25將其內的積分數據值通過第二絕對值運算器26后輸出到數據位相位檢測模塊45內。數據位相位檢測模塊45通過第五乘法器44、第三加法器43及第三延遲電路42與數據位數字振蕩器四相連，數據位數字振蕩器四根據數據位相位檢測模塊45的輸入能夠調整輸出的時鐘控制信號，提高時鐘驅動的準確性。第五乘法器44的輸入端還與控制信號BCK_PUG相連；通過控制信號BCK_ PUG能夠控制輸出控制時鐘信號的速度。所述第二載波鎖相電路53的輸入端與接收到的載波信號相連，第二載波鎖相電路53的輸出端與第二載波數字振蕩器33相連，且第二載波鎖相電路53根據接收到的載波信號使第二載波數字振蕩器33產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第三時鐘信號及兩倍頻率同相位的第四時鐘信號；第二載波數字振蕩器33產生的第四時鐘信號反饋到第二載波鎖相電路53內，用于對接收到的載波信號的相位檢測，第二載波數字振蕩器53產生的第三時鐘信號通過第二乘法器34與接收到的載波信號相乘后對接收到的載波信號采樣，且第二乘法器34的輸出端通過第七數字積分轉儲模塊48及第五絕對值運算器49得到第二數據信號，所述第二數據信號輸入到數據相位檢測模45內。
所述第二載波鎖相電路53包括第三雙穩態多諧振蕩器30及第四雙穩態多諧振蕩器31，所述第三雙穩態多諧振蕩器30與第四雙穩態多諧振蕩器31的輸入端均與接收到的載波信號相連，第三雙穩態多諧振蕩器30與第四雙穩態多諧振蕩器31的輸出端均與第二載波相位檢測模塊32相連，第二載波相位檢測模塊32通過第二數字積分轉儲模塊35與第四乘法器36相連，第四乘法器36還與第三多路選擇器40的輸出端相連，第四乘法器36的輸出端通過第二加法器37與第二延遲電路38相連，第二延遲電路38的輸出端與第二載波數字振蕩器34相連，且第二延遲電路38的輸出端反饋到第二加法器37內；第二載波數字振蕩器34產生的第四時鐘信號分別與第三雙穩態多諧振蕩器30及第四雙穩態多諧振蕩器 31相連。接收到的載波信號及第二載波數字振蕩器33產生的第三時鐘信號均與第二乘法器34相連，通過第三時鐘信號能夠對接收到的載波信號進行采樣；第二載波數字振蕩器33 產生的第四時鐘信號輸入到第三雙穩態多諧振蕩器30與第四雙穩態多諧振蕩器31能夠用于接收到的載波信號的相位檢測。第三多路選擇器40的控制端與數據檢測模塊41相連， 第三多路選擇器40的數據輸入端分別輸入0和帶寬控制信號CAR_PUG，所述帶寬控制信號 CAR_PUG可以為1/32,1/64,1/1^,1456或1/512。當數據檢測模塊41得到的數據與接收到的載波信號的數據相對應時，通過第三多路選擇器40能夠鎖定第二載波鎖相電路53的輸出，避免產生數據干擾。工作時，第二載波相位檢測模塊32接收第三雙穩態多諧振蕩器 30與第四雙穩態多諧振蕩器31，并對接收到的載波相位進行檢測，第二載波相位檢測模塊 32進行載波相位檢測的原理及過程均與第一載波相位檢測模塊18相對應，且第二載波相位檢測模塊32通過第二數字積分轉儲模塊35經過第四乘法器36、第二加法器37及第二延遲電路38輸入到第二載波數字振蕩器33內，以使得第二載波數字振蕩器33產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第三時鐘信號機兩倍頻率同相位的第四時鐘信號，經過第四時鐘信號反饋到第三雙穩態多諧振蕩器30及第四雙穩態多諧振蕩器31后，能夠通過第二乘法器34提高對接收到的載波信號采樣的精度，提高對載波信號解調的精度。
數據位數字振蕩器四產生的第一控制時鐘信號還與第七數字積分轉儲模塊48相連，當第七數字積分轉儲模塊48接收第一控制時鐘信號后，第七數字積分轉儲模塊48將相應的積分數字經過第五絕對值運算器49后得到第二數據信號。 為了能夠得到準確的數據信號及控制時鐘信號，第一乘法器16的輸出端還分別與第三數字積分轉儲模塊23及第五數字積分轉儲模塊27相連，第三數字積分轉儲模塊23 通過第一絕對值運算器M得到第三數據信號，第五數字積分轉儲模塊27通過第三絕對值運算器觀得到第五數據信號，所述第三數據信號及第五數據信號均收入到數據位相位檢測模塊45內。同時，第二乘法器34的輸出端分別與第六數字積分轉儲模塊46及第八數字積分轉儲模塊50相連，第六數字積分轉儲模塊46通過第四絕對值運算器47得到第四數據信號；第八數字積分轉儲模塊50通過第六絕對值運算器51得到第六數據信號，所述第四數據信號及第六數據信號均輸入到數據位相位檢測模塊45內。數據位數字振蕩器四產生的第二控制時鐘信號與第三數字積分轉儲模塊23及第八數字積分轉儲模塊50的控制端相連，且數據位數字振蕩器四產生的第三控制時鐘信號與第五數字積分轉儲模塊27及第六數字積分轉儲模塊46相連，第二控制時鐘信號的相位超前第一控制時鐘信號的相位，第三控制時鐘信號的相位滯后第一控制時鐘信號的相位。從而，數據檢測模塊41的輸入端分別與第一數據信號與第二數據信號相連，第一數據信號與第二數據信號均為準確的數據。數據位數字振蕩器四產生的第一控制時鐘信號、第二控制時鐘信號及第三控制時鐘信號均由數據位相位檢測模塊45進行調整控制，而數據位相位檢測模塊45的輸出根據第一數據信號、第二數據信號、第三數據信號、第四數據信號、第五數據信號及第六數據信號的輸入值比較判斷，能夠得到較準確的載波數據。數據檢測模塊42得到準確的數據后，輸入到控制器7內，并根據輸出的準確數據能夠對第一載波鎖相電路52或第二載波鎖相電路53進行調整鎖定。用P_BCK_e表示數據相位錯誤，則數據位相位檢測模塊45對第一數據信號、第二數據信號、第三數據信號、第四數據信號、第五數據信號及第六數據信號的輸入值比較判斷的過程為
若第二數據大于第一數據，同時第六數據小于第二數據且第二數據小于第四數據時， 則令P_BCK_e等于1 ；若第二數據大于第一數據，同時第六數據大于第二數據且第二數據大于第四數據時，則令P_BCK_e等于-1 ；對于第二數據大于第一數據時，第二數據、第四數據及第六數據間的其他情況，均令P_BCK_e等于0 ；若第二數據大于第一數據，同時第三數據小于第一數據且第一數據小于第五數據時，則令P_BCK_e等于1 ；若第二數據大于第一數據，同時第三數據大于第一數據且第一數據大于第五數據時，則令P_BCK_e等于-1，對應第二數據大于第一數據時，第一數據、第三數據及第五數據間的其他情況，均令？_80(^等于 0。數據位相位檢測模塊45得到數據相位錯誤P_BCK_e后，輸出到數據位數字振蕩器四，數據位數字振蕩器四根據數據相位錯誤P_BCK_e具體值，調整第一控制時鐘、第二控制時鐘及第三控制時鐘，提高第一數據與第二數據的準確及可靠性；從而能夠提高MSK解調電路8 解調數據的準確性。如圖廣圖5所示工作時，已MSK方式調制的載波信號由接收端12進行接收，所述載波信號經過第一濾波器4、放大電路10、第一模數轉換5后輸入到MSK解調電路8內。 MSK解調電路8的接收信號M分別輸入到第一載波鎖相電路52及第二載波鎖相電路53 內。第一載波鎖相電路52與第二載波鎖相電路53根據接收到的載波信號頻率及相位，分別通過第一載波數字振蕩器17輸出第一時鐘信號及第二時鐘信號，第二載波數字振蕩器 33產生第三時鐘信號及第四時鐘信號，第一時鐘信號對接收到的載波信號進行采樣，第三時鐘信號對接收到的載波信號進行采樣，第二時鐘信號用于對接收到的載波信號進行相位檢測，第四時鐘信號用于對接收到的載波信號進行相位檢測。對上述載波信號采樣后，分別經過相應的數字積分轉儲模塊及絕對值運算器輸出數據信號，數據位相位檢測模塊45對數據信號進行比較判斷后通過數據位數字振蕩器四輸出相應的控制時鐘信號，從而確保能夠輸出準確的數據信號。得到的數據信號中，第一數據信號與第二數據信號輸入到數據檢測模塊41內，由數據檢測模塊41進行比較判斷，然后輸入到控制器7內，由控制器7進行相應處理。控制器7根據MSK解調電路8解調后的數據信號，可以通過MSK調制電路6 將相應的待發射數據以MSK調制方式輸出，從而能夠在電力線上進行傳輸。本發明MSK調制電路6與MSK解調電路8均采用全數字集成電路實現，MSK調制電路6與MSK解調電路8能夠保數據和數據間相位的連續性，降低由放大器非線性導致的干擾；MSK解調電路8通過第一載波鎖相電路52及第二載波鎖相電路53對載波信號進行采樣及相位檢測，使模數轉換模塊能夠采用實質為一位的模數轉換模塊，降低了成本；MSK 解調電路8解調時，通過多組數據進行比較判斷，能夠得到精確的數據信號，簡化了電路設計，提高了系統的穩定性和集成度，降低了成本，安全可靠。
權利要求
1.一種全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，包括耦合變壓器(1 )，所述耦合變壓器(1) 的副邊包括發射端(2)及接收端(12)；其特征是所述接收端(12)通過第一濾波器(4)、放大電路(10)、第一模數轉換模塊(5)及MSK解調電路(8)與控制器(7)的輸入端相連，所述控制器(7)的輸出端通過MSK調制電路(6)、第二模數轉換模塊(11)、第二濾波器(9)及耦合驅動模塊(3)與發射端(2)相連；所述MSK解調電路(8)將接收端(12)接收的載波信號經過采樣、比較及判斷后解調成相應的數據信號輸入到控制器(7)內，控制器(7)對數據信號處理后通過MSK調制電路(6)向外發射相應的調制載波信號；所述MSK調制電路(6)、MSK 解調電路(8 )、第一模數轉換模塊(5 )及第二模數轉換模塊(11)采用全數字集成電路實現。
2.根據權利要求1所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述MSK解調電路(8)包括第一載波鎖相電路(52)及第二載波鎖相電路(53)；所述第一載波鎖相電路(52)的輸入端與接收到的載波信號相連，第一載波鎖相電路(52)的輸出端與第一載波數字振蕩器(17)相連，且第一載波鎖相電路(52)根據接收到的載波信號使第一載波數字振蕩器(17)產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第一時鐘信號及兩倍頻率同相位的第二時鐘信號；第一載波數字振蕩器(17)產生的第二時鐘信號對接收到的載波信號兩倍采樣且反饋到第一載波鎖相電路(52)內，用于對接收到的載波信號的相位檢測；第一載波數字振蕩器(17)產生的第一時鐘信號通過第一乘法器(16)與接收到的載波信號相乘完成對接收到的載波信號采樣，且第一乘法器(16)的輸出端通過第四數字積分轉儲模塊(25) 及第二絕對值運算器(26 )得到第一數據信號，所述第一數據信號輸入到數據相位檢測模塊 (45)內；所述第二載波鎖相電路(53)的輸入端也與接收到的載波信號相連，第二載波鎖相電路 (53)的輸出端與第二載波數字振蕩器(33)相連，且第二載波鎖相電路(53)根據接收到的載波信號使第二載波數字振蕩器(33)產生與接收到的載波信號同頻率同相位的第三時鐘信號及兩倍頻率同相位的第四時鐘信號；第二載波數字振蕩器(33)產生的第四時鐘信號用于對接收到的載波信號兩倍采樣且反饋到第二載波鎖相電路(53)內，用于對接收到的載波信號的相位檢測，第二載波數字振蕩器(53)產生的第三時鐘信號通過第二乘法器(34) 與接收到的載波信號相乘完成對接收到的載波信號采樣，且第二乘法器(34)的輸出端通過第七數字積分轉儲模塊(48)及第五絕對值運算器(49)得到第二數據信號，所述第二數據信號輸入到數據相位檢測模(45)內；數據相位檢測模塊(45)根據輸入的第一數據信號與第二數據信號經過數據位數字振蕩器(29)輸出第一控制時鐘信號，所述第一控制時鐘信號分別與第四數字積分轉儲模塊 (25)與第七數字積分轉儲模塊(48)的控制端相連，以使第四數字積分轉儲模塊(25)及第七數字積分轉儲模塊(48)內的數據輸出；第一數據信號與第二數據信號通過數據檢測模塊(41)將解調數據輸入到控制器(7) 內，且數據檢測模塊(41)通過第二多路選擇器(39)與第三多路選擇器(40)分別調整鎖定第一載波鎖相電路(52 )、第二載波鎖相電路(53 )。
3.根據權利要求2所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述第一載波鎖相電路(52)包括第一雙穩態多諧振蕩器(14)及第二雙穩態多諧振蕩器(15)，第一雙穩態多諧振蕩器(14)與第二雙穩態多諧振蕩器(15)的輸入端與接收到的載波信號相連， 第一雙穩態多諧振蕩器(14)與第二雙穩態多諧振蕩器(15)的輸出端均與第一載波相位檢測模塊(18)的輸入端相連；第一載波相位檢測模塊(18)的輸出端通過第一數字積分轉儲模塊(19)與第三乘法器(20)相連，第三乘法器(20)與第二多路選擇器(39)的輸出端相連； 第三乘法器(20)通過第一加法器(21)與第一延遲電路(22)相連；第一延遲電路(22)的輸出端與第一載波數字振蕩器(17)的輸出端相連，且第一延遲電路(22)輸出端的輸出信號通過第一加法器(21)反饋；第一載波數字振蕩器(17)產生的第二時鐘信號分別與第一雙穩態多諧振蕩器(14)及第二雙穩態多諧振蕩器(15)相連。
4.根據權利要求2所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述第二載波鎖相電路(53)包括第三雙穩態多諧振蕩器(30)及第四雙穩態多諧振蕩器(31)，所述第三雙穩態多諧振蕩器(30)與第四雙穩態多諧振蕩器(31)的輸入端均與接收到的載波信號相連，第三雙穩態多諧振蕩器(30)與第四雙穩態多諧振蕩器(31)的輸出端均與第二載波相位檢測模塊(32)相連，第二載波相位檢測模塊(32)通過第二數字積分轉儲模塊(35)與第四乘法器(36)相連，第四乘法器(36)還與第三多路選擇器(40)的輸出端相連，第四乘法器(36)的輸出端通過第二加法器(37)與第二延遲電路(38)相連，第二延遲電路(38)的輸出端與第二載波數字振蕩器(34)相連，且第二延遲電路(38)的輸出端反饋到第二加法器(37)內；第二載波數字振蕩器(34)產生的第四時鐘信號分別與第三雙穩態多諧振蕩器 (30)及第四雙穩態多諧振蕩器(31)相連。
5.根據權利要求2所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述數據位相位檢測模塊(45)通過第五乘法器(44)、第三加法器(43)及第三延遲電路(42)與數據位數字振蕩器(29)相連；第三延遲電路(42)的輸出端反饋到第三加法器(43)內；第五乘法器(44)的輸入端還與控制信號BCK_PUG相連。
6.根據權利要求2所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述第一乘法器(16)的輸出端通過第三數字積分轉儲模塊(23)及第一絕對值運算器(24)向數據位相位檢測模塊(45)輸入第三數據信號，并通過第五數字積分轉儲模塊(27)及第三絕對值運算器(28)向數據位相位檢測模塊(45)輸入第五數據信號；第二乘法器(34)的輸出端通過第八數字積分轉儲模塊(50 )及第六絕對值運算器(51)向數據位相位檢測模塊(45 )輸入第四數據信號，并通過第六數字積分轉儲模塊(46)及第四絕對值運算器(47)向數據位相位檢測模塊(45)輸入第六數據信號；數據位數字振蕩器(29)向第三數字積分轉儲模塊(23) 及第八數字積分轉儲模塊(50)輸出第二控制時鐘信號，且數據位十字振蕩器(29)向第五數字積分轉儲模塊(27)及第六數字積分轉儲模塊(46)輸出第三控制時鐘信號，其中，第二控制時鐘信號的相位超前第一控制時鐘信號的相位，第三控制時鐘信號的相位滯后第一控制時鐘信號的相位。
7.根據權利要求2所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述第二多路選擇器(39)與第三多路選擇器(40)的輸入端與帶寬控制信號CAR_PUG相連。
8.根據權利要求2所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述帶寬控制信號 CAR_PUG 為 1/32、1/64、1/128、1/256 或 1/512。
9.根據權利要求1所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述第一濾波器(4 )及第二濾波器(9 )均為帶通濾波器。
10.根據權利要求1所述的全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其特征是所述第一模數轉換模塊(5)及第二模數轉換模塊(11)均為一位模數轉換器。
全文摘要
本發明涉及一種全數字最小頻移鍵控電力載波裝置，其包括耦合變壓器，耦合變壓器的副邊包括發射端及接收端；接收端通過第一濾波器、放大電路、第一模數轉換模塊及MSK解調電路與控制器的輸入端相連，控制器的輸出端通過MSK調制電路、第二模數轉換模塊、第二濾波器及耦合驅動模塊與發射端相連；MSK解調電路將接收端接收的載波信號經過采樣、比較及判斷后解調成相應的數據信號輸入到控制器內；MSK調制電路、MSK解調電路、第一模數轉換模塊及第二模數轉換模塊采用全數字集成電路實現。本發明采用全數字電路實現，降低了非線性干擾，簡化了電路設計，提高了系統的穩定性和集成度，降低了成本，安全可靠。
文檔編號H04B3/54GK102281223SQ201110221809
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月4日 優先權日2011年8月4日
發明者劉靖峰, 謝小彥 申請人:聯思普瑞(武漢)電子科技有限公司