[实用新型]一种采用单芯片实现的三相窄带高速电力载波模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高速电力载波模块，尤其是一种采用单芯片实现的三相窄带高速电力载波模块，属于物联网技术领域。

背景技术

在远程抄表、路灯控制等应用领域，电力载波通信比无线通信具有抗干扰强、组网成功率高等巨大优势，具有非常广阔的应用前景。在电子载波通信技术的发展中，第一代电力载波采用FSK调制技术，具有速度低、抗干扰差等缺点，使产品的用户体验无法提高，阻碍了电力载波通信的应用推广。第二代电力载波采用OFDM调制技术，具有抗干扰强、通信速率高、组网灵活和信息安全的优势，被广泛认为是当今智能电网界最安全可靠和最具成本效益的通信模式，因此南方电网2015年初在深圳开展了首个G3-PLC应用示范。

但是，由于电力载波通信的开发难度较大，因此目前国内电力载波模块主要还是基于FSK调整技术，即使有基于OFDM调制技术的研究，目前也尚不成熟。此外，国内厂商的芯片只是实现了物理层和低MAC层的协议，只能实现单工通信方式，不仅通信效率低下，而且扩展也非常困难。

因此，目前电表行业主要使用的电力载波技术还是基于FSK调制技术，真正的传输速率为300bps~600bps，这种技术抗干扰能力差，抄表成功率尚不能完全使客户满意。目前虽然也有少数采用OFDM调制技术的产品，但速率仅仅在1kbps，没有本质的提高，且技术尚未完全成熟。可以看出，目前的电力载波基本只实现了CSMA-CA算法，用于总线竞争，在此基础之上实现了简单的路由算法，协议栈的功能非常薄弱，因此只能是单工通信，造成用户体验非常差，也严重限制了电力载波产品的推广。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型的主要目的在于解决现目前的电力载波技术通信速率较低，以及扩展很困难的问题，而提供一种具有高速通信以及便于扩展的采用单芯片实现的三相窄带高速电力载波模块。

本实用新型的技术方案：一种采用单芯片实现的三相窄带高速电力载波模块，其特征在于，包括型号为STCOMET的主处理芯片， 所述主处理芯片通过第一SPI接口与FLASH存储模块连接，所述主处理芯片还通过第一I2C接口与EEPROM存储模块连接，所述的主处理芯片、FLASH存储模块和EEPROM存储模块均由3.3V外部电源供电；所述主处理芯片还通过双向通信接口与耦合及滤波电路模块连通，所述的耦合及滤波电路模块包括变压器T1，变压器T1的初级线圈第一引脚分别连接电感L1的一端、电感L2的一端和电感L3的一端，电感L1的另一端分别连接电容C1的一端和二极管TVS1的负极，电感L2的另一端分别连接电容C2的一端和二极管TVS2的负极，电感L3的另一端分别连接电容C3的一端和二极管TVS3的负极，电容C1的另一端连接外部三相电源的A相，电容C2的另一端连接外部三相电源的B相，电容C3的另一端连接外部三相电源的C相，二极管TVS1的正极分别连接二极管TVS2的正极、二极管TVS3的正极、外部三相电源的零线N和变压器T1的初级线圈第二引脚；变压器T1的次级线圈第一引脚分别连接二极管TVS5的负极和电阻R2的一端，变压器T1的次级线圈第二引脚分别连接二极管TVS4的负极和电阻R1的一端，二极管TVS5的正极与二极管TVS4的正极相连并接地，电阻R2的另一端分别连接二极管TVS6的负极、电感L5的一端、电容C7的一端、电容C6的一端和电容C5的一端，电容C5的另一端与主处理芯片上的TX接口连接，电阻R1的另一端分别连接二极管TVS6的正极、电感L5的另一端、电容C7的另一端、电容C8的一端和电容C10的一端，电容C10的另一端与主处理芯片上的RX接口连接；电容C8的另一端与电容C6的另一端相连并接地。

本实用新型采用STCOMET单芯片来实现电力载波模块，该芯片为双ARM内核芯片，其中一个内核实现了物理层和低MAC层功能，即OFDM调制技术和CSMA-CA及MESH组网算法。另一个ARM的内核用来实现完整的协议栈，包括G3协议栈和lwIP协议栈。对外提供通信接口、数字接口和模拟接口等。

改变耦合及滤波电路某些器件的参数，就可以支持不同的频段，即可以涵盖涵盖CENELEC-A、FCC和ARIB频段，最高速率可达128kbps，而无需改变硬件。