本实用新型专利技术公开了一种OFDM电力线载波和GFSK无线双模通信接收机的模拟前端电路。包括：低噪声放大器，混频器，锁相环，自动增益放大器，能量检测单元，可调滤波器，可变增益放大器，能量检测单元，增益控制单元，模数转换器，动态范围提升模块，信号检测单元。采用低噪声放大器和混频器进行无线信号的放大和下变频，自动增益放大器，可变增益放大器，可调滤波器，能量检测单元，第二能量检测单元，增益控制单元和模数转换器进行电力线和无线信号的信号处理，信号检测单元检测OFDM信号和GFSK信号，当同时检测到OFDM信号和GFSK信号时，动态范围提升模块可以提高模拟前端电路的动态范围，从而可以同时处理OFDM和GFSK信号。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及双模通信电路，特别涉及一种0FDM电力线载波和GFSK双模通信接收机的模拟前端电路。
技术介绍
物联网应用分支一用电信息采集、市政灯光管理、楼宇能效管理、智能家居等领域中，主要采用的是采用传统的单模通信方式，主流技术主要有电力线通信和微功率无线通信。电力线通信是利用现有电力线传输数据，其是利用低压电力线配电网进行载波通信，成本低廉，已经成为智能抄表的主要方式之一。在电力线载波通信中，为了获得更高的速率和抗窄带干扰，采用正交频分复用技术（OFDM)。0FDM把信息分成若干个并行数据流，然后把数据调制到相互正交的单个子载波上进行传输。0FDM减小了码间干扰，提高了频谱利用率，有效的抵抗了窄带干扰。但是电力线作为通信介质有很多特性：时变性强，等效阻抗变换范围大，信道衰减大，干扰和噪声强等。随着用电设备种类的不断增加，各种变频电器和大功率电器越来越多地使用，0FDM载波通信在一些条件下无法正常通信，尤其是在负载重或者干扰强的条件下。微功率无线通信采用GFSK的调制方式，由于采用无线信道作为通信介质，其不受电力线的各种非理想因素的影响，在各种负载重和干扰强的环境下通信效果很好，但是这种通信方式对于无线屏蔽比较敏感，尤其铁皮表箱和一些楼房墙壁比较多的地方，无法正常通信。综合上述情况，需要一种在各种条件下都能够稳定和可靠通信的通信电路。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供了一种0FDM电力线载波和GFSK无线双模通信接收机的模拟前端电路。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：一种0FDM电力线载波和GFSK无线双模通信接收机的模拟前端电路，包括低噪声放大器单元，混频器单元，锁相环单元，自动增益放大器，能量检测单元，可调滤波器单元，可调增益放大单元，第二能量检测单元，增益控制单元，模数转换单元，信号检测单元和动态范围提升模块。模数转换单元包括两个2阶SD调制器和噪声抵消逻辑，第一个2阶SD调制器的输出分别连接第二个2阶SD调制器的输入和噪声抵消逻辑，第二个2阶SD调制器的输出连接噪声抵消逻辑，可以通过控制噪声抵消逻辑来控制调制器的阶数。动态范围提升模块包括LD0单元，偏置电流产生单元和控制逻辑。本技术通过动态范围提升模块可以根据信号的情况提升电路处理信号的能力，从而提供了一种模拟前端电路，可以同时处理0FDM信号和GFSK信号。可以应用于电力线载波和无线通信的双模通信系统中。【附图说明】图1是本技术实施的系统框图。图2是本技术实施的自动增益放大器和能量检测单元的结构图。图3是本技术实施的可调带通滤波器的结构图。图4是本技术实施的可调增益放大单元，第二能量检测单元和增益控制单元的结构图。图5是本技术实施的模数转换器的结构图。图6是本技术实施的动态范围提升单元的结构图。【具体实施方式】下面将结合附图对本技术做进一步说明本技术实施的电路框图如图1。所示低噪声放大器单元101，混频器单元102，锁相环单元103，自动增益放大单元104，能量检测单元105，可调带通滤波器106，可调增益放大器107，模数转换单元108，动态范围提升单元109，信号检测单元110，能量检测单元112，增益控制单元111。低噪声放大器输出101与混频器102相连，锁相环103的输出与混频器102的输入相连，混频器102的输出与自动增益放大器104的输入相连，自动增益放大器104的输出分别与能量检测单元105和可调带通滤波器单元106的输入连接；能量检测单元105的输出与自动增益控制单元104的控制端连接；可调带通滤波器单元106的输出与可调增益放大单元107的输入连接；可调增益放大单元107的输出分别与能量检测单元112和模数转换单元108的输入连接；能量检测单元112的输出与增益控制单元111的输入连接；增益控制单元111的输出与可调增益放大单元107的增益控制端连接，模数转换器108与信号检测单元110的输入相连，信号检测单元110的输出与动态范围提升单元109的输入相连，动态范围提升单元109的输出分别与可调带通滤波器单元106、可调增益放大单元107和模数转换单元108的控制端相连。如图2，自动增益放大单元采用电阻和放大器OP1来实现增益调节，其中输入由两路信号，分别为IN1和IN2，IN1为差分信号，分别连接电阻R1A和R1B，IN2为差分信号，分别连接电阻R2A和R2B，电阻R1A、R1B和R2A、R1B为固定电阻值，电阻R13和R14采用5位数字码控制的电阻阵列实现，通过调节控制A〈4: 0>可以实现-10dB到21dB，步长ldB，共32个增益值，可以实现输入信号的放大和缩小，其中放大器采用等效输入噪声比较低的放大器，来保证第一可调增益放大单元整体的低噪声特性。如图2中E1所示采用均方根能量检测单元对输出信号平方并积分，然后开平方的结果作为信号的能量值，即可以精确的检测0FDM信号的输出能量，也可以检测GFSK信号的输出能量，对于0FDM和GFSK信号同时存在也能够适用。检测结果通过如图2中的模数转换单元ADC1转换为增益控制码，第一可调增益放大单元根据增益控制码增大或减小信号，将信号调整到合适的目标。当输入只有一种信号时，自动根据信号大小调节增益。当0FDM和GFSK信号都存在，对于0FDM信号较大而GFSK信号较小或者0FDM信号较小而GFSK信号较大或者0FDM信号和GFSK信号都较大，自动减小增益，防止输出信号的严重非线性失真甚至饱和从而额外信号的信噪比；当OFDM和GFSK信号都较少时，增大增益，提升整个接收通路的性能。如图3，可调带通滤波器单元采用有源RC滤波器的结构，其中电阻和电容采用可变的电阻和电容阵列，通过频带调整单元实现不同频带信号的选择，可以适应不同的应用要求。在存在很强的带外干扰的情况下，通过减小带外干扰信号，减小了信号的峰峰值，同时工作电压和偏置电流可调，可以通过提高工作电压和偏置电流提升其大信号处理能力，从而提升电路的动态范围。如图4，可调增益放大单元采用电阻和放大器OP2来实现增益调节，其中输入电阻R41和R42采用固定电阻值，电阻R43和R44采用6位数字码控制的电阻阵列实现，通过调节控制B〈5: 0>可以实现OdB到63dB，步长ldB，共64个增益值，最大可以将几毫伏的信号放大到几伏特，对于如此高的增益范围，为了防止如失调等非理想因素造成电路无法正常工作，加入了失调消除单元，同时工作电压和偏置电流可调，可以通过提高工作电压和偏置电流提升其大信号处理能力，从而提升电路的动态范围。能量检测单元采用均方根能量检测，如图4中的E2，检测结果通过如图4中的模数转换单元ADC2转换为增益控制码，可调增益放大单元根据增益控制码调整信号，将信号调整到模数转换单元的输入信号范围。如图5，模数转换器采用sigma delta结构的模数转换器，采用两级2阶单环结构级联，阶数可以配置，当配置为2阶结构时，输出1 2位的数字信号，当配置为4阶时，输出1 6为数字信号。如图6，动态范围提升单元采用线性稳压源产生分别产生可调滤波器和可变增益放大器的工作电压，采用偏置电流产生电路分别产生可调滤波器和可变增益放大器的偏置电流，采用控本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种OFDM电力线载波和GFSK无线双模通信接收机的模拟前端电路，其特征在于：包括低噪声放大器单元，混频器单元，锁相环单元，自动增益放大器，能量检测单元，可调滤波器单元，可调增益放大单元，第二能量检测单元，增益控制单元，模数转换单元，信号检测单元和动态范围提升模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范涛，
申请(专利权)人：南京能瑞自动化设备股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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