本实用新型专利技术提供一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，包括电源、集中器主控MCU、GPRS模块、阻抗测量模块、控制模块和阻抗匹配网络，GPRS模块、阻抗测量模块和控制模块分别与集中器主控MCU和阻抗匹配网络相连，阻抗匹配网络的输出端连至GPRS天线，阻抗匹配网络由变容二极管组成。以解决现有装置由于应用环境的不同，GPRS信号延长线的材料、长度的差异致使GPRS信号发送装置的阻抗不能与天线的阻抗达到最佳的匹配状态，致使发送的电磁波形成大量的反射波和驻波，导致信号传输特性变差，增大了信号发送装置的发送功率的问题。本实用新型专利技术属于无线信号延伸领域。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种集中器GPRS通信装置，属于无线信号延伸领域。
技术介绍
在现有的集抄系统中，智能电表的数据通过集中器汇集后，由光纤或无线GPRS传输至系统主站，供电力公司使用。通常，集中器安装在变压器的副边出线处，用以收集整个台区智能电表计量的信息。然而，受光纤的建设成本较高，后期维护困难的原因，很多台区的集中器都是通过GPRS方式上传数据。然而，随着城市化快速发展,土地资源日趋紧张，越来越多的变压器和配电房布局在小区地下室中，无线信号由于穿透力有限，GPRS信号无法覆盖地下室，致使通过GPRS信号传输采集到的信息变得难以实现。为了解决地下室内无线信号的覆盖问题，常用的方法有两类：一类方案是由运营商出面，在无信号覆盖的地方建立室内分布系统或者是新增中继设备将信号引入，这种方法对于大面积无信号覆盖比较适用，对于部分无信号的地方使用，成本太高，不经济适用。第二类方案就是通过将GPRS收发装置放置在有信号的地面，采集终端与收发装置之间通过有线的方式进行信号的延伸。在第二类方法中，虽然可以解决地下室内信号的覆盖问题，但由于应用环境的不同，GPRS信号延长线的材料、长度的差异致使GPRS信号发送装置的阻抗不能与天线的阻抗达到最佳的匹配状态，致使发送的电磁波形成大量的反射波和驻波，导致信号传输特性变差，增大了信号发送装置的发送功率。
技术实现思路
本技术的目的在于：提供一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，以解决现有装置由于应用环境的不同，GPRS信号延长线的材料、长度的差异致使GPRS信号发送装置的阻抗不能与天线的阻抗达到最佳的匹配状态，致使发送的电磁波形成大量的反射波和驻波，导致信号传输特性变差，增大了信号发送装置的发送功率的问题。为解决上述问题，提供一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，包括电源、集中器主控MCU、GPRS模块、阻抗测量模块、控制模块和阻抗匹配网络，GPRS模块、阻抗测量模块和控制模块分别与集中器主控MCU和阻抗匹配网络相连，阻抗匹配网络的输出端连至GPRS天线，阻抗匹配网络由变容二极管组成。集中器主控MCU采用意法半导体公司生产的基于ARM32位Cortex-M3内核的STM32F103VET6芯片，实现小区所有用电信息的汇聚，通过自适应阻抗匹配调整GPRS模块与发射天线之间的阻抗降低能量的衰减，保证使数据稳定可靠的传输到主站系统进行处理。GPRS模块为M590E模块，一款GPRS工业级无线通讯模块，支持下行EDGE；该模块主要分为基带、FlashROM、射频PA和对外接口等几大部分构成，各部分协调工作，完成GPRS短信、数据业务等功能。M590E模块与集中器主控MCU之间通过UART口交互数据，与主站之间通过无线传输方式实现数据交互。阻抗测量芯片包括阻抗测量芯片，是亚德诺半导体公司(ADI)生产的一款高精度的阻抗测量芯片AD5933，阻抗测量模块内部集成了带有12位AD转换器的频率发生器。通过频率发生器产生特定频率的信号来激励天线，天线上得到的响应信号被模数转换器采样，使其变为数字信号后经过DFT变换得到阻抗实部值与虚部值，从而计算出天线阻抗。该芯片通过I2C通讯方式将采集的数据传递给集中器主控MCU进行处理判断，当阻抗不匹配时，由主控MCU做出是否调节的判断。控制模块：实现对变容二极管电容值的控制，当集中器主控MCU发出调节阻抗指令，控制模块MCP4728芯片收到命令后输出模拟量，控制变容二极管的反向偏置电压，改变耗尽区的厚度，从而影响二极管的有效电容，使其阻抗匹配。MCP4728是美国微芯半导体生产的12位4通道带EEPROM的数模转化芯片，通过I2C串行接口与集中器主控MCU通信。阻抗匹配网络采用改进型L网络结构，在网络中，变容二极管和电感只要分别满足一定取值范围，即可使得GPRS通信模块对天线的阻抗匹配。当微处理器发现测量得到的天线阻抗值与GPRS模块阻抗值不同时，就会通过控制模块微调变容二极管，使得匹配网络和负载的组合阻抗获得最佳值，实现匹配网络的调节。在实际工作中，集中器主控MCU根据阻抗测量模块测得的数据不断向MCP4728芯片发送控制指令，该控制指令可以不断调整加在变容二极管的反向端的直流电压，已达到改变电容容量的目的，进而改变整个电路的输出阻抗，直至匹配。通过实时测量GPRS天线的阻抗值，选择补偿电感、电容的值来抵消阻抗，使得GPRS通信模块射频端口的阻抗与天线的阻抗维持恒定值，有效的解决信号传输效率低下的问题，使GPRS模块发出的信号以最小的衰减到达天线，提高整个系统的工作效率。综合考虑了由于延伸线的材质以及长度，并利用阻抗匹配的原理设计了阻抗匹配网络。与现有技术相比，该装置能自动的检测发送天线端的阻抗，然后通过调节装置内部的匹配网络中的电容和电感值，使GPRS通信模块的输出阻抗达到发射天线所需的最佳阻抗状态，以达到提高传输效率、减少通信模块的发送功率的目的。附图说明图1是集中器硬件模块框图；图2是阻抗自适应流程图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术作进一步地详细描述，实施例：参照图1和图2，本实施例提供一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，包括电源、集中器主控MCU、GPRS模块、阻抗测量模块、控制模块和阻抗匹配网络。GPRS模块、阻抗测量模块和控制模块分别与集中器主控MCU和阻抗匹配网络相连，阻抗匹配网络的输出端连至GPRS天线，阻抗匹配网络由变容二极管组成。集中器主控MCU采用意法半导体公司生产的基于ARM32位Cortex-M3内核的STM32F103VET6芯片，实现小区所有用电信息的汇聚，通过自适应阻抗匹配调整GPRS模块与发射天线之间的阻抗降低能量的衰减，保证使数据稳定可靠的传输到主站系统进行处理。GPRS模块为M590E模块，一款GPRS工业级无线通讯模块，支持下行EDGE；该模块主要分为基带、FlashROM、射频PA和对外接口等几大部分构成，各部分协调工作，完成GPRS短信、数据业务等功能。M590E模块与集中器主控MCU之间通过UART口交互数据，与主站之间通过无线传输方式实现数据交互。阻抗测量芯片包括阻抗测量芯片，是亚德诺半导体公司(ADI)生产的一款高精度的阻抗测量芯片AD5933，阻抗测量模块内部集成了带有12位AD转换器的频率发生器。通过频率发生器产生特定频率的信号来激励天线，天线上得到的响应信号被模数转换器采样，使其变为数字信号后经过DFT变换得到阻抗实部值与虚部值，从而计算出天线阻抗。该芯片通过I2C通讯方式将采集的数据传递给集中器主控MCU进行处理判断，当阻抗不匹配时，由主控MCU做出是否调节的判断。控制模块：实现对变容二极管电容值的控制，当集中器主控MCU发出调节阻抗指令，控制模块MCP4728芯片收到命令后输出模拟量，控制变容二极管的反向偏置电压，改变耗尽区的厚度，从而影响二极管的有效电容，使其阻抗匹配。MCP4728是美国微芯半导体生产的12位4通道带EEPROM的数模转化芯片，通过I2C串行接口与集中器主控MCU通信。阻抗匹配网络由变容二极管组成，采用改进型L网络结构，在网络中，变容二极管和电感只要分别满足一定取值范围，即可使得GPRS通信模块对天线的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，其特征在于：包括电源、集中器主控MCU、GPRS模块、阻抗测量模块、控制模块和阻抗匹配网络，GPRS模块、阻抗测量模块和控制模块分别与集中器主控MCU和阻抗匹配网络相连，阻抗匹配网络的输出端连至GPRS天线，阻抗匹配网络由变容二极管组成。
【技术特征摘要】
1.一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，其特征在于：包括电源、集中器主控MCU、GPRS模块、阻抗测量模块、控制模块和阻抗匹配网络，GPRS模块、阻抗测量模块和控制模块分别与集中器主控MCU和阻抗匹配网络相连，阻抗匹配网络的输出端连至GPRS天线，阻抗匹配网络由变容二极管组成。2.根据权利要求1所述一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，其特征在于：集中器主控MCU为意法半导体公司生产的基于ARM32位Cortex-M3内核的STM32F103VET6芯片。3.根据权利要求1所述一种具有阻抗自适应特性的GPRS通信装置，其特征在于：GPRS模块为M590E模块，一款GPRS工业级无线通讯模块，支持下行EDGE，M59...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建安，龙高翼，崔亚华，史卫华，杨荣华，吴筑晖，田微微，张玉平，
申请(专利权)人：安顺供电局，
类型：新型
国别省市：贵州;52
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