專利名稱：一種適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓電力線載波通信領(lǐng)域，具體是指一種適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，尤其涉及一種適用于工頻同步過零分時傳輸?shù)牡蛪弘娏€載波通信方式所需的專用集成電路芯片。
背景技術(shù)：
大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)證明在低壓電力線這種傳輸介質(zhì)上利用載波信號進行通信是完全可行的，而使用外圍器件搭建的解調(diào)電路無法滿足低壓電力線載波通信高噪聲下所需的解調(diào)性能，所以利用解調(diào)芯片進行載波通信將能取得更加優(yōu)秀的通信效果。目前的解調(diào)芯片都需要搭建外圍濾波電路完成濾除噪聲干擾的功能，外圍濾波電路器件的選擇不僅嚴重影響整體載波信號解調(diào)性能，并給后期使用帶來諸多系統(tǒng)設(shè)計的復雜度和成本問題。并且無法進行不同載波通信頻點的解調(diào)，針對工頻同步過零分時傳輸?shù)牡蛪弘娏€載波通信方式、輸入信號強度檢測和芯片功耗可控幾個方面都無有效應(yīng)用實現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，以解決現(xiàn)有低壓電力線載波通信領(lǐng)域解調(diào)芯片所需外圍濾波電路一致性差，且無法進行不同載波通信頻點解調(diào)的問題。并增加適用工頻同步過零檢測的低壓電力線載波通信方式的工作調(diào)度功能，輸入信號強度檢測功能和芯片功耗可控功能。本發(fā)明提供一種適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，包括電源管理模塊、輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊、頻率選擇模塊、三路切換模塊、線性放大模塊、濾波模塊、 解調(diào)模塊、穩(wěn)頻模塊、功率放大模塊和信號強度檢測模塊，其特征在于，三路切換模塊、頻率選擇模塊、輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊和電源管理模塊屬于控制模塊，接收主控MCU傳輸?shù)目刂菩盘?，對芯片工作狀態(tài)進行設(shè)置。線性放大模塊、濾波模塊、解調(diào)模塊、穩(wěn)頻模塊、功率放大模塊和信號強度檢測模塊屬于功能模塊，接收外圍電路傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻載波信號， 解調(diào)處理后向主控MCU輸出解調(diào)碼元信號和輸入信號等效強度值；并接收主控MCU傳輸?shù)?FSK調(diào)制擴頻數(shù)字信號，濾波處理后向外圍電路輸出FSK調(diào)制擴頻模擬信號。其中，電源管理模塊接收主控MCU傳輸?shù)碾娫纯刂菩盘枺芾硇酒瑑?nèi)部電源模塊的工作狀態(tài)，實現(xiàn)不同工作時間芯片能耗的有效管理。輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊接收主控 MCU傳輸?shù)臓顟B(tài)選擇信號，控制芯片在輸入解調(diào)狀態(tài)和輸出濾波狀態(tài)之間相互切換。頻率選擇模塊接收主控MCU傳輸?shù)念l率選擇信號，選擇濾波模塊、解調(diào)模塊和穩(wěn)頻模塊內(nèi)部匹配電路，保證三者工作中心頻率為所需頻率。三路切換模塊接收主控MCU傳輸?shù)那袚Q選擇信號，控制芯片在不同時間接收三路外圍電路其中之一傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻載波信號。在輸入解調(diào)狀態(tài)下，線性放大模塊接收經(jīng)過三路切換模塊選擇的外圍電路傳輸?shù)?FSK調(diào)制擴頻載波信號，將信號線性放大后傳輸給濾波模塊，濾波模塊濾除帶外噪聲干擾后傳輸給解調(diào)模塊，最終由解調(diào)模塊實現(xiàn)載波信號的解調(diào)并輸出碼元信號給主控MCU，穩(wěn)頻模塊則利用反饋機制保證解調(diào)模塊工作頻率穩(wěn)定。在輸入解調(diào)狀態(tài)下，經(jīng)過濾波模塊的載波信號同時傳輸給信號強度檢測模塊，由信號強度檢測模塊完成載波信號的檢測，并按幅度等級劃分等效強度值，最后將等效強度值輸出給主控MCU。在輸出濾波狀態(tài)下，濾波模塊接收主控MCU傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻數(shù)字信號，濾波處理后經(jīng)過功率放大模塊功率放大后，向三路切換模塊選擇的外圍電路輸出FSK調(diào)制擴頻模擬信號。本發(fā)明提供的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，在完成原有外圍電路+解調(diào)芯片模式功能的同時，增加調(diào)制數(shù)字信號濾波輸出功能，適用工頻同步過零檢測的低壓電力線載波通信方式的工作調(diào)度功能，輸入信號強度檢測功能和芯片功耗可控， 不僅簡化了系統(tǒng)板級設(shè)計，降低了系統(tǒng)設(shè)計的復雜度和成本，并可有效提高低壓電力線載波通信的性能，提升低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用前景。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中圖1為本發(fā)明芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明芯片一實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合本發(fā)明實施例附圖， 對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案做進一步清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明實施例的一種，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖1為本發(fā)明的一個適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片實施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。芯片在低壓電力線載波通信中完成輸入解調(diào)、輸出濾波、信號強度檢測三部分功能，并且芯片功耗具備可控性。如圖1所示，該芯片具體包括電源管理模塊、輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊、頻率選擇模塊、三路切換模塊、線性放大模塊、濾波模塊、解調(diào)模塊、穩(wěn)頻模塊、功率放大模塊和信號強度檢測模塊圖2為低壓電力線載波通信專用集成電路芯片實施例與外圍電路和主控MCU信號交互的一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。具體的，芯片控制類模塊包括電源管理模塊、輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊、頻率選擇模塊、三路切換模塊，四者皆由主控MCU連接相應(yīng)控制管腳，用相應(yīng)電平信號控制芯片處于相應(yīng)工作狀態(tài)。電源管理模塊接收主控MCU傳輸?shù)碾娫纯刂菩盘枺芾硇酒瑑?nèi)部電源模塊的工作狀態(tài)，實現(xiàn)不同工作時間芯片能耗的有效管理，達到靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗合理控制， 以實現(xiàn)節(jié)約能耗的效果；輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊接收主控MCU傳輸?shù)臓顟B(tài)選擇信號，控制芯片在輸入解調(diào)狀態(tài)和輸出濾波狀態(tài)之間相互切換，保證芯片具備輸入解調(diào)和輸出濾波的雙向傳輸功能；頻率選擇模塊接收主控MCU傳輸?shù)念l率選擇信號，選擇濾波模塊、解調(diào)模塊和穩(wěn)頻模塊內(nèi)部匹配電路，保證三者工作中心頻率為所需頻率，從而滿足低壓電力線載波通信中心頻率不同的應(yīng)用環(huán)境；三路切換模塊接收主控MCU傳輸?shù)那袚Q選擇信號，控制芯片在不同時間接收三路外圍電路其中之一傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻載波信號，保證芯片適用于工頻同步過零通信的低壓電力線載波通信方案，分別相應(yīng)相位的低壓電力線交流電過零時切換相應(yīng)接收通道。芯片功能類模塊主要實現(xiàn)輸入解調(diào)、信號強度檢測和輸出濾波。其中輸入解調(diào)功能由線性放大模塊、濾波模塊、解調(diào)模塊和穩(wěn)頻模塊組合實現(xiàn)，保證芯片在低壓電力線高噪聲干擾環(huán)境解調(diào)小幅度載波信號。此時芯片處于輸入狀態(tài)，線性放大模塊接收經(jīng)過三路切換模塊選擇的外圍電路傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻載波信號，線性放大載波信號后經(jīng)濾波模塊濾除帶外噪聲干擾，濾波模塊可為一階濾波器和三階濾波器組合，二者均保證優(yōu)秀的載波通信頻帶特性，此種組合能有效濾除非載波通信頻點的干擾噪聲；穩(wěn)頻模塊和解調(diào)模塊處理后將輸出相應(yīng)解調(diào)碼元信號，碼元信號若再經(jīng)一階濾波器輸出給主控MCU處理將性能更加優(yōu)秀。信號強度檢測功能由信號強度檢測模塊實現(xiàn)。在輸入解調(diào)狀態(tài)下，輸入的載波信號不僅經(jīng)過輸入解調(diào)部分實現(xiàn)輸出碼元信號，同時在經(jīng)濾波模塊濾除帶外噪聲干擾，會經(jīng)過信號強度檢測模塊檢測出載波信號的等效強度值并輸出給主控MCU。主控MCU還可通過信號強度檢測模塊對信號強度檢測模塊的輸入載波信號采樣點進行選擇，以達到準確分辨輸入載波信號的等效信號強度值。輸出濾波功能由功率放大模塊和濾波模塊組合實現(xiàn)，保證芯片在低壓電力線不同輸入阻抗下表現(xiàn)相同的饋網(wǎng)性能。此時芯片處于輸出濾波狀態(tài)，F(xiàn)SK調(diào)制數(shù)字信號由主控 MCU輸出，經(jīng)過濾波模塊完成濾波處理，即實現(xiàn)數(shù)字信號向模擬信號的轉(zhuǎn)換；功率放大模塊再將FSK調(diào)制模擬信號功率放大后向三路切換模塊選擇的外圍電路輸出FSK調(diào)制擴頻模擬信號，其中為了滿足工頻同步過零通信的低壓電力線載波通信方案，功率放大模塊需保證支持分時發(fā)送的功能，即可實現(xiàn)啟動和停止的快速切換。本發(fā)明提供的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，在完成原有外圍電路+解調(diào)芯片模式功能的同時，增加調(diào)制數(shù)字信號濾波輸出功能，適用工頻同步過零檢測的低壓電力線載波通信方式的工作調(diào)度功能，輸入信號強度檢測功能和芯片功耗可控， 不僅簡化了系統(tǒng)板級設(shè)計，降低了系統(tǒng)設(shè)計的復雜度和成本，并可有效提高低壓電力線載波通信的性能，提升低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用前景。最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解；其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換； 而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，包括線性放大模塊、濾波模塊、解調(diào)模塊和穩(wěn)頻模塊，其特征在于，還包括電源管理模塊、輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊、頻率選擇模塊、三路切換模塊、功率放大模塊和信號強度檢測模塊。其中，三路切換模塊、頻率選擇模塊、輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊和電源管理模塊屬于控制模塊，接收主控MCU傳輸?shù)目刂菩盘?，對芯片工作狀態(tài)進行設(shè)置。線性放大模塊、濾波模塊、解調(diào)模塊、穩(wěn)頻模塊、功率放大模塊和信號強度檢測模塊屬于功能模塊，接收外圍電路傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻載波信號， 解調(diào)處理后向主控MCU輸出解調(diào)碼元信號和輸入信號等效強度值；并接收主控MCU傳輸?shù)?FSK調(diào)制擴頻數(shù)字信號，濾波處理后向外圍電路輸出FSK調(diào)制擴頻模擬信號。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，其特征在于，電源管理模塊接收主控MCU傳輸?shù)碾娫纯刂菩盘枺芾硇酒瑑?nèi)部電源模塊的工作狀態(tài)， 實現(xiàn)不同工作時間芯片能耗的有效管理。
3.如權(quán)利要求1所述的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，其特征在于，輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊接收主控MCU傳輸?shù)臓顟B(tài)選擇信號，控制芯片在輸入解調(diào)狀態(tài)和輸出濾波狀態(tài)之間相互切換。
4.如權(quán)利要求1所述的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，其特征在于，頻率選擇模塊接收主控MCU傳輸?shù)念l率選擇信號，選擇濾波模塊、解調(diào)模塊和穩(wěn)頻模塊內(nèi)部匹配電路，保證三者工作中心頻率為所需頻率。
5.如權(quán)利要求1所述的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，其特征在于，三路切換模塊接收主控MCU傳輸?shù)那袚Q選擇信號，控制芯片在不同時間接收三路外圍電路其中之一傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻載波信號。
6.如權(quán)利要求1或3所述的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，其特征在于，在輸入解調(diào)狀態(tài)下，線性放大模塊接收經(jīng)過三路切換模塊選擇的外圍電路傳輸?shù)腇SK 調(diào)制擴頻載波信號，將信號線性放大后傳輸給濾波模塊，濾波模塊濾除帶外噪聲干擾后傳輸給解調(diào)模塊，最終由解調(diào)模塊實現(xiàn)載波信號的解調(diào)并輸出碼元信號給主控MCU，穩(wěn)頻模塊則利用反饋機制保證解調(diào)模塊工作頻率穩(wěn)定。
7.如權(quán)利要求6所述的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，其特征在于，在輸入解調(diào)狀態(tài)下，經(jīng)過濾波模塊的載波信號同時傳輸給信號強度檢測模塊，由信號強度檢測模塊完成載波信號的檢測，并按幅度等級劃分等效強度值，最后將等效強度值輸出給主控MCU。
8.如權(quán)利要求1或3所述的適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，其特征在于，在輸出濾波狀態(tài)下，濾波模塊接收主控MCU傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻數(shù)字信號，濾波處理后經(jīng)過功率放大模塊功率放大后，向三路切換模塊選擇的外圍電路輸出FSK調(diào)制擴頻模擬信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于低壓電力線載波通信的專用集成電路芯片，包括電源管理模塊、輸入/輸出狀態(tài)選擇模塊、頻率選擇模塊、三路切換模塊、線性放大模塊、濾波模塊、解調(diào)模塊、穩(wěn)頻模塊、功率放大模塊信號強度檢測模塊。芯片接收外圍電路傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻載波信號，解調(diào)處理后向主控MCU輸出解調(diào)碼元信號和輸入信號等效強度值；并接收主控MCU傳輸?shù)腇SK調(diào)制擴頻數(shù)字信號，濾波處理后向外圍電路輸出FSK調(diào)制擴頻模擬信號；芯片電源的供電可受主控MCU控制。本發(fā)明簡化了系統(tǒng)板級設(shè)計，降低了系統(tǒng)設(shè)計的復雜度和成本，并可有效提高低壓電力線載波通信的性能，提升低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用前景。
文檔編號H04B3/54GK102355283SQ201110284509
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:青島鼎信通訊有限公司