一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路，包括：阻抗匹配电路、带通滤波电路、功率衰减器、过载保护电路、第一检波器、阈值判断器、切换开关、电可调衰减器、放大器、第二检波器、比例积分放大器、增益分配器。本发明专利技术的一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路实现的技术效果有：进行自动切换，满足自适应大动态范围的信号输入的要求；根据输出变换判断门限，避免了出现反复翻转切换；电路实现结构简单，扩展信号放大器的动态范围，频率响应远优于共射放大器，满足宽频带电力线载波信号放大的要求，扩展了增益调节的动态范围。

A wide frequency dynamic automatic gain control circuit for power line carrier communication

Including broadband and large dynamic automatic gain control circuit, the invention relates to a power line carrier communication: impedance matching circuit, band-pass filter circuit, power attenuator, overload protection circuit, the first detector, threshold judging device, switch, power adjustable attenuator, amplifier, detector, amplifier, second proportional integral gain distributor. A power line carrier communication of the invention of the broadband high dynamic automatic gain control circuit to achieve the technical effect: automatic switching, signal input to meet the requirements of the large dynamic range adaptive threshold; according to the output transform, avoid repeated flip switch; the circuit to achieve a simple structure, extend the dynamic range of the signal amplifier, frequency the response is far better than the common emitter amplifier, meet the broadband power line carrier signal amplification, expands the dynamic range of gain adjustment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力线载波信号的自动控制
，尤其涉及一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路。
技术介绍
现有的电力线载波通信系统和装置中的频段分为窄带(30kHz-500kHz)和宽带(2MHz-30MHz)通信，电力线载波通信信道受到各种干扰、衰减、反射等多种影响，使得信道的频率和相位响应变得十分复杂，导致通信成功率随时间和线路变化差异性很大。电力线载波通信信号的动态范围很大，典型的载波信号在发送端，接收到的信号峰峰值达到20V，而在衰减较大的远端，接收信号的强度仅为1mV或者更低；因此需要电路的自动增益控制范围很大；传统的用于无线通信的自动增益控制电路，接收端信号往往经过自由空间衰减而功率得到衰减，因而要求的动态范围小；但对于载波信号，当发送端和接收端处在电力线同一位置时，接收端输入信号最高达到20V，很容易使自动增益控制电路出现饱和，导致接收不成功，甚至电路损坏。现有技术中的一种做法是在接收端接收电路前加入一个固定的信号衰减器，但这种做法将导致接收端在接收弱信号时灵敏度下降。另一方面，载波通信信号多数为突发信号，需要在很短的时间内将信号捕获和解调，需要自动增益控制电路调节迅速和稳定，传统的数字式自动增益电路存在反应慢、调节增益不连续的缺点，不能满足高速电力线载波通信的要求。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术存在以下技术问题：在信号电压控制增益放大器方面，随着载波通信速率和带宽的提高和OFDM技术的采用，对载波信号放大的增益带宽提出了越来越高的要求，采用专用集成芯片的方式存在成本高和功耗大等诸多缺点。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是，如何提供一种能够解决大信号缺乏保护措施、动态范围小、反应速度低等问题的技术方案。为解决以上技术问题，本专利技术提供一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路，其特征在于，包括：阻抗匹配电路、带通滤波电路、功率衰减器、过载保护电路、第一检波器、阈值判断器、切换开关、电可调衰减器、放大器、第二检波器、比例积分放大器、增益分配器，所述阻抗匹配电路的输入端接收电力线载波信号，所述阻抗匹配电路的输出端与所述带通滤波电路的输入端相连；所述带通滤波电路的输出端与所述功率衰减器的输入端、所述过载保护电路的输入端、所述第一检波器的输入端分别相连，所述功率衰减器的输出端、所述过载保护电路的输出端分别与所述切换开关的输入端相连；所述第一检波器的输出端与所述阈值判断器的输入端相连，所述阈值判断器的输出端与所述切换开关的控制端相连；所述切换开关的输出端与所述电可调衰减器的输入端相连，所述电可调衰减器的输出端与所述放大器的输入端相连，所述放大器的输出端与所述第二检波器的输入端相连；所述第二检波器的输出端与所述比例积分放大器的输入端相连，所述比例积分放大器的输出端与所述增益分配器的输入端相连，所述增益分配器的输出端与所述电可调衰减器的增益控制端相连。与现有技术相比，本专利技术的一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路实现的技术效果有：信号输入端有功率衰减器和过载保护电路两条针对强信号和弱信号的通路，且通过检波器、阈值判断器和切换开关进行通路的自动切换，满足自适应大动态范围的信号输入的要求；阈值判断器具有根据输出变换判断门限的功能，从而避免了出现反复翻转切换；电可调衰减器采用PIN二极管电路实现电压控制可调衰减量，电路实现结构简单；放大器采用三极管和电阻组成的偏置电路，扩展信号放大器的动态范围，采用共射-共基放大器电路结构，其频率响应远优于共射放大器，满足宽频带电力线载波信号放大的要求；采用比例积分放大器对误差信号进行积分和放大，采用增益分配器对三级衰减器进行增益分配，扩展了增益调节的动态范围。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本专利技术的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本专利技术的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本专利技术的原理。图1示出本专利技术实施例的一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路的电路结构图；图2示出本专利技术实施例的另一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路的电路结构图；图3示出本专利技术实施例的阻抗匹配电路和带通滤波电路的电路结构图；图4示出本专利技术实施例的功率衰减器、过载保护电路、切换开关、第一检波器的电路结构图；图5示出本专利技术实施例的电可调衰减器的电路结构图；图6示出本专利技术实施例的放大器的电路结构图；图7示出本专利技术实施例的比例积分放大器、第二检波器的电路结构图；图8示出本专利技术实施例的增益分配器的电路结构图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。另外，为了更好的说明本专利技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本专利技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本专利技术的主旨。为了克服传统自动增益控制电路的不足，解决现有技术存在的对大信号缺乏保护措施、动态范围小、反应速度低的问题，同时降低电路成本，本专利技术提出了一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路，在信号输入端采用可根据信号强度进行切换的信号衰减保护电路，采用三级可调衰减和放大器电路实现动态范围扩展，采用三极管组合放大电路实现工作频带的扩展，采用模拟电路和增益分配电路实现增益调节的快速响应。因此本专利技术的方法能够很好地克服现有自动增益控制电路的不足，解决电力线载波通信工程中的实际问题。以下对本专利技术提出的自动增益控制电路进行详细说明。如图1所示，本专利技术实施例的一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路，包括：阻抗匹配电路、带通滤波电路、功率衰减器、过载保护电路、第一检波器、阈值判断器、切换开关、电可调衰减器、放大器、第二检波器、比例积分放大器、增益分配器，所述阻抗匹配电路的输入端接收电力线载波信号，所述阻抗匹配电路的输出端与所述带通滤波电路的输入端相连；所述带通滤波电路的输出端与所述功率衰减器的输入端、所述过载保护电路的输入端、所述第一检波器的输入端分别相连，所述功率衰减器的输出端、所述过载保护电路的输出端分别与所述切换开关的输入端相连；所述第一检波器的输出端与所述阈值判断器的输入端相连，所述阈值判断器的输出端与所述切换开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路，其特征在于，包括：阻抗匹配电路、带通滤波电路、功率衰减器、过载保护电路、第一检波器、阈值判断器、切换开关、电可调衰减器、放大器、第二检波器、比例积分放大器、增益分配器，所述阻抗匹配电路的输入端接收电力线载波信号，所述阻抗匹配电路的输出端与所述带通滤波电路的输入端相连；所述带通滤波电路的输出端与所述功率衰减器的输入端、所述过载保护电路的输入端、所述第一检波器的输入端分别相连，所述功率衰减器的输出端、所述过载保护电路的输出端分别与所述切换开关的输入端相连；所述第一检波器的输出端与所述阈值判断器的输入端相连，所述阈值判断器的输出端与所述切换开关的控制端相连；所述切换开关的输出端与所述电可调衰减器的输入端相连，所述电可调衰减器的输出端与所述放大器的输入端相连，所述放大器的输出端与所述第二检波器的输入端相连；所述第二检波器的输出端与所述比例积分放大器的输入端相连，所述比例积分放大器的输出端与所述增益分配器的输入端相连，所述增益分配器的输出端与所述电可调衰减器的增益控制端相连。

【技术特征摘要】
1.一种电力载波通信的宽频大动态自动增益控制电路，其特征在于，包括：阻抗匹配电路、带通滤波电路、功率衰减器、过载保护电路、第一检波器、阈值判断器、切换开关、电可调衰减器、放大器、第二检波器、比例积分放大器、增益分配器，所述阻抗匹配电路的输入端接收电力线载波信号，所述阻抗匹配电路的输出端与所述带通滤波电路的输入端相连；所述带通滤波电路的输出端与所述功率衰减器的输入端、所述过载保护电路的输入端、所述第一检波器的输入端分别相连，所述功率衰减器的输出端、所述过载保护电路的输出端分别与所述切换开关的输入端相连；所述第一检波器的输出端与所述阈值判断器的输入端相连，所述阈值判断器的输出端与所述切换开关的控制端相连；所述切换开关的输出端与所述电可调衰减器的输入端相连，所述电可调衰减器的输出端与所述放大器的输入端相连，所述放大器的输出端与所述第二检波器的输入端相连；所述第二检波器的输出端与所述比例积分放大器的输入端相连，所述比例积分放大器的输出端与所述增益分配器的输入端相连，所述增益分配器的输出端与所述电可调衰减器的增益控制端相连。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电可调衰减器包括：第一级电可调衰减器、第二级电可调衰减器、第三级电可调衰减器，所述放大器包括：第一级放大器、第二级放大器、第三级放大器，所述切换开关的输出端与所述第一级电可调衰减器的输入端相连，所述第一级电可调衰减器输出端与所述第一级放大器的输入端相连，所述第一级放大器的输出端与所述第二级电可调衰减器的输入端相连，所述第二级电可调衰减器输出端与所述第二级放大器的输入端相连，所述第二级放大器的输出端与所述第三级电可调衰减器的输入端相连，所述第三级电可调衰减器输出端与所述第三级放大器的输入端相连，所述第三级放大器的输出端与所述第二检波器的输入端相连；所述第二检波器的输出端与所述比例积分放大器的输入端相连，所述比例积分放大器的输出端与所述增益分配器的输入端相连，所述增益分配器的三个输出端与所述第一级电可调衰减器、所述第二级电可调衰减器、所述第三级电可调衰减器的增益控制端分别相连。3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述阻抗匹配电路包括：隔直电容C1、变压器T1、电阻R1，所述变压器T1的初级线圈的第一端通过所述隔直电容C1与所述电力线载波信号的信号源的第一端相连相连，所述变压器T1的初级线圈的第二端与所述信号源的第二端相连；所述变压器T1的次级线圈的第一端通过所述电阻R1与所述带通滤波电路的输入端相连，所述变压器T1的次级线圈的第二端接地。4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述带通滤波电路包括：高通滤波器、低通滤波器，所述高通滤波器与所述低通滤波器串联；所述高通滤波器包括：电容C2、电感L1、电容C3以及电感L2，所述低通滤波器包括电感L3、电容C4、电容C6、电感L4、电容C5以及电容C7；所述电容C2的第一端通过所述电阻R1与所述变压器T1的次级线圈的第一端相连，所述电容C2的第二端、所述电容C3的第一端、所述电感L1的第一端分别相连；所述电容C3的第二端、所述电感L3的第一端、所述电容C4的第一端、所述电感L2的第一端分别相连，所述电感L3的第二端、所述电感L4的第一端、所述电容C4的第二端、所述电容C5的第一端、所述电容C6的第一端分别相连；所述电容C5的第二端、所述电感L4的第二端、所述电容C7的第一端分别相连；所述电感L1的第二端、所述电感L2的第二端、所述电容C6的第二端、所述电容C7的第二端分别接地。5.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述功率衰减器包括：电阻R3、电阻R4、电阻R5，所述电阻R3的第一端与所述带通滤波电路的输出端相连，所述电阻R3的第二端、所述电阻R4的第一端、所述电阻R5的第一端分别相连；所述电阻R4的第二端接地，所述电阻R5的第二端与所述切换开关的第一输入端相连。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述过载保护电路包括：电阻R9、二极管D3、二极管D4，所述电阻R9的第一端与所述带通滤波电路的输出端相连，所述电阻R9的第二端、所述二极管D3的负极、所述二极管D4的正极分别与所述切换开关的第二输入端相连；所述二极管D3的正极、所述二极管D4的负极分别接地。7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述切换开关包括：开关S1、开关S2，所述开关S1与所述电阻R5的第二端相连，所述开关S2与所述电阻R9的第二端、所述二极管D3的负极、所述二极管D4的正极分别相连。8.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述第一检波器包括：电阻R2、电容C8、二极管D1、二极管D2、电阻R10、电容C9，所述电阻R2的第一端与所述带通滤波电路的输出端相连，所述电阻R2的第二端与所述电容C8的第一端相连；所述电容C8的第二端、所述二极管D1的正极、所述二极管D2的负极分别相连；所述二极管D1的负极、所述电阻R10的第一端、所述电容C9的第一端与所述阈值判断器的输入端分别相连；所述二极管D2的正极、所述电阻R10的第二端、所述电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：王贤辉，杜蜀薇，赵东艳，王东山，郝伟琦，宋彦斌，陈奎熹，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11