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Title:
SUPPRESSION METHOD FOR STRONG INTERFERENCE NOISE OF CARRIER CHANNEL OF POWER LINE AND CIRCUIT STRUCTURE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/190596
Kind Code:
A1
Abstract:
A suppression method for a strong interference noise of a carrier channel of a power line, comprising: based on a process of processing a carrier signal transmitted within a standardized frequency range in a transmission area network of a power line, according to a situation where the frequency of a strong interference noise leads or lags a carrier, respectively transmitting signals to be processed to a first suppression circuit (3) where the frequency of a strong interference noise signal is lower than that of the carrier signal and a second suppression circuit (5) where the frequency of the strong interference noise signal is higher than that of the carrier signal through a shunting processing channel module to process an amplitude limiting signal, and then conducting difference mixing on signals output by the first suppression circuit (3) and the second suppression circuit (5), and outputting same to finish a noise reduction process. No matter in which place a strong interference noise and a carrier appear in a channel, the suppression on the strong interference noise of a power line can be realized by means of this method. The method effectively realizes an effective attenuation conducted by a week carrier signal on a strong interference noise on a premise that the week carrier signal is not suppressed within the whole frequency band.

Inventors:
XU, Zhongyi (Room 16C, Xinfeng building B blockAiguo Road, Luohu Distric, Shenzhen Guangdong 1, 518001, CN)
XU, Haibo (Room 16C, Xinfeng building B blockAiguo Road, Luohu Distric, Shenzhen Guangdong 1, 518001, CN)
Application Number:
CN2013/079599
Publication Date:
December 04, 2014
Filing Date:
July 18, 2013
Export Citation:
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Assignee:
XU, Zhongyi (Room 16C, Xinfeng building B blockAiguo Road, Luohu Distric, Shenzhen Guangdong 1, 518001, CN)
International Classes:
H04B15/00; H04B3/54
Foreign References:
JPH07123033A1995-05-12
CN202085136U2011-12-21
CN101621312A2010-01-06
CN1392687A2003-01-22
Attorney, Agent or Firm:
SHIJIAZHUANG ZHONGZHIHUAQING INTELLECTUAL PROPERTY FIRM (SPECIAL GENERAL PARTNERSHIP) (WANG, YuanxiangRoom 8-414 Meidiyaju, NO. 618, Zhongshandongl, Shijiazhuang Hebei 0, 050000, CN)
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Claims:
WO 2014/190596 权 利 要 求 书 PCT/CN2013/079599

1. 电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 基于电力线传输区域网内、 对标准化的频率区 间传输的载波信号的处理过程, 其特征在于: 所述的方法的具体步骤中包括:

A、 从接收点引出的载波信号引入高通滤波器 (GH), 消除混在载波信号中的在频率区间下 限内的干扰信号、 获得高于频率区间下限值的掺杂强干扰噪声信号与载波信号的混合信号;

B、 将混合信号通过额定电平限幅器电路 (1 ) 进行限幅, 获得在额定电平范围内的限幅混 合信号;

C、 将限幅混合信号引入分时处理通道模块 (2), 该模块中包括强干扰噪声信号与载波信号 的频率的比较电路、 和根据比较电路的逻辑值决定的两条信息通道出口: 强干扰噪声信号频 率低于载波信号频率通道出口 (2A) 和强干扰噪声信号频率高于载波信号频率通道出口

(2B), 进入分时处理;

D、 引入强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的通道混合信号进入第一抑制电路 (3 ) 进 行限幅降噪处理得到抑噪后混合信号 a, 然后转送到差分混合电路 (4);

E、 引入强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的第二抑制电路 (5 ) 对限幅信号进行处理, 以获得抑噪后混合信号!), 然后转送到差分混合器 (4);

F、 抑噪后混合信号 a与抑噪后混合信号 b两路信号通过差分混合器 (4) 进行差分混合;

G、 将差分混合后的信号输出, 完成降噪处理过程。

2. 根据权利要求 1 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 本方法步 骤 B 中所述的额定电平限幅器电路 (1 ) 的结构中包括输入端射随器电路 (48)、 额定电平 放大器电路 (49)、 检出噪声比较放大电路 (50)、 受控衰减器电路 (51 ), 通过高通滤波器

(GH) 的混合信号进入射随器电路 (48) 阻抗匹配后送至受控衰减器电路 (51 ), 受控衰减 器电路 (51 ) 的控制信号来自控制信号提取电路 (T)、 控制信号提取电路 (Τ) 由串连的额 定电平放大电路 (49) 和检出噪声比较放大电路 (50) 组成, 受控衰减器电路 (51 ) 的输出 经第一射随器电路 (52) 送至下一步骤处理。

3. 根据权利要求 1 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 步骤 C 中 的分流处理通道模块 (2) 的结构中包括: 与第一射随器电路 (52) 并联连接的噪声频率鉴 别电路 (J) 和噪声电平提取电路 (10), 以上电路分别通过第一电平转换电路 (9)、 第二电 平转换电路 (11 )、 非门电路 (12) 转换为触发信号送至第一电子开关 (13 )、 第二电子开关

( 14)、 第三电子开关 (15 ) 组配形成分时处理通道模块 (2) 的强干扰噪声信号频率低于载 波信号频率通道出口 (2Α) 和强干扰噪声信号频率高于载波信号频率通道出口 (2Β)。

4. 根据权利要求 3 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 噪声频率 鉴别电路 (J) 的结构中包括一个延迟比较放大器电路 (7) 和一个比较电路 (8) 串连的电 路。

5. 根据权利要求 1 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 步骤 D 中 所述的强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的第一抑制电路 (3) 的结构中包括延时器电 路 (17)、 可控比较放大器电路 (19), 第二射随器电路 (23), 来自于强干扰噪声信号频率 低于载波信号频率通道出口 (2A) 的混合信号和经延时器电路 (17) 延时处理的信号送至 可控比较放大器电路 (19) 差分放大后经第二射随器电路 (23) 送下一步骤处理。

6. 根据权利要求 1 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 步骤 E所 述的强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的第二抑制电路 (5) 的结构中包括: 为来自于 强干扰噪声信号频率高于载波信号频率通道出口 (2B) 的混合信号设计的两条信息通道, 借助每条信息通道中串连的受控开关电路 K1 (32)、 和受控开关电路 K2 (34) 连接到下级 步骤中的第三匹配射随器 (35), 通向受控开关电路 K1 (32) 的信息通道中串连有限幅器电 路 (27) 和差分放大器电路 (30)、 差分放大器电路 (30) 输入端口连接在另一条信息通道 上; 第二抑制电路 (5) 的结构中还包括受控开关电路 K1 (32) 和受控开关电路 K2 (34) 的触发逻辑电路 (L), 该触发逻辑电路 (L) 由设定噪声电平比较电路 (31) 和控制逻辑生 成电路 (33) 组成控制信号分别加载在受控开关电路 K1 (32) 和受控开关电路 K2 (34) 的 触发端。

7. 根据权利要求 1 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 所述的强 干扰噪声信号频率低于载波信号频率的第一抑制电路 (3) 的结构中包括延时器电路 (17)、 可控比较放大器电路 (19), 配套第二射随器电路 (23), 控制信号提取电路 (16), 混噪信 号经强干扰噪声信号频率低于载波信号频率通道出口 (2A), 经延时器电路 (17) 延时处理 后的信号送至可控比较放大器电路 (19) 差分放大, 再经配套第二射随器电路 (23) 输出, 控制信号从控制信号提取电路 (16) 出口端发出至可控比较放大器电路 (19) 中的放大系数 控制电路的控制信号输入端。

8. 根据权利要求 7 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 所述的延 时器电路 (17) 即电阻 R37; 可控比较放大器电路 (19) 是运算放大器 U32A和配套的电阻 R310、 电阻 R37 元件,连接在运算放大器 U32A输出和输入之间的、 由电阻 R311、 电阻 R314及场效应管 Q31 并、 串连组成的可控放大系数调节电路搭接组成, 运算放大器 U32A 直接输出。

9. 根据权利要求 7 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 控制信号 提取电路 (16) 结构中包括以运算放大器 U31B以及外围配套电阻 R31、 电阻 R33搭成的交 流放大电路, 由二极管 D31和检波、 滤波电阻 R31、 电阻 R32、 电容 C13元件构成的直流 通道, 以运算放大器 U31C以及外围配套电阻 R31、 电阻 R33构成的直流放大电路, 以上电 路依次串连连接形成可调电阻 W31 搭成的放大电路、 二极管 D31、 及外围配套的阻、 容元 件, 混噪信号经强干扰噪声信号频率低于载波信号频率通道出口 (2A) 与放大器 U31B的输 入端连接。

10. 根据权利要求 1 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 所述的强 干扰噪声信号频率高于载波信号频率的第二抑制电路 (5 ) 的结构中包括: 本电路为引入的 混噪信号设计由有两条信息通道, 一条为直连通道、 结构中包括第五射随器电路 (28 )、 受 控开关电路 K2 ( 34)、 第三匹配射随器 (35 ); 第二条为抑噪处理通道、 结构中包括限幅器 电路 (27)、 第四射随器电路 (29)、 差分放大器电路 (30)、 受控开关电路 K1 ( 32); 差分 放大器电路 (30) 的两个输入端口分别接至第一射随器 (28 ) 和第四射随器 (29 ) 的输出 端、 出口端通过受控开关电路 K1 ( 32) 接在第三匹配射随器 (35 ) 的输入端口经适配处理 后输出; 本电路的结构中还包括控制信号提取电路、 由设定噪声电平比较电路 (31 ) 和控制 逻辑生成电路 (33 ) 串连组成、 连接在第五射随器电路 (28) 输出端口, 由控制逻辑生成电 路 (33 ) 输出端口引出两条触发信号线分别连接在两个受控开关的触发端口上。

11. 根据权利要求 10 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 直连通 道中的第五射随器电路 (28) 由运算放大器 U51D和电阻 R511搭接而成、 受控开关电路 K2

(34) 是电子开关 U54A、 第三匹配射随器 (35 ) 是运算放大器 U53A; 第二条通道中的限 幅器电路 (27) 是由电阻 R512和双向二极管 D53组成的分压电路, 第四射随器 (29) 由运 算放大器 U51C搭接组成, 差分放大器电路 (30) 是运算放大器 U51A和电阻 R513、 电阻 R514 、 电阻 R515、 电阻 R516 元件搭接而成的比较放大电路, 受控开关电路 K1 (32) 是 电子开关 U54B, 运算放大器 U51A的两个输入端口分别借助电阻 R513、 电阻 R515接至运 算放大器 U51D、 运算放大器 U51C的输出端、 出口端通过电子开关 U54A接在运算放大器 U53A的输入端口。

12. 根据权利要求 11 所述的电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 其特征在于: 设定噪 声电平比较电路 (31 ) 是由运算放大器 U51B与配套电阻 R51、 电阻 R52、 电阻 R53元件搭 接而成的差分放大器和二极管 D51和电阻 R54、 电阻 R56、 电容 C51 元件组成的检、 滤波 电路串连而成, 运算放大器 U51B的输入端接在第五射随器电路 (28) 的输出端、 经检、 滤 波电路取出的控制信号加载到控制逻辑生成电路 (33 ) 的输入端; 控制逻辑生成电路 (33 ) 由与非门 U52A和与非门 U52B串连搭接而成、 形成相反的两个触发信号分别加载在电子开 关 U54A和电子开关 U54B的触发端; 抑噪信号经电子开关 U54A送至运算放大器 U53A输 出。

Description:
电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法及其电 路结构 技术领域

[0001] 本发明属于电力线载波通信技术领域, 涉及一种利用电力线载波信道通信过程中干 扰噪声的抑制方法, 具体地说是电力线载波信道强干扰噪声的抑制 方法及其电路结构。 背景技术

[0002】 在输送电能的电力线内传输载波信号, 存在着阻抗严重失配的问题。 这就直接导致 载波通信机输出功率的设计不可能过大。 因此, 电力线内实际传输的载波信号功率都很弱 小。 而电力线内的干扰噪声和脉冲, 都来自电力线配电网络内的大功率用电设备, 以及这些 设备通过高压开关随机性 "接入"或 "断开"。 因此, 功率都很强大。 这两种强弱信号的功 率之差可高达 50 分贝以上。 即使两信号在电力线内混合叠加也会在频率、 幅度等指标上绝 对以强干扰噪声为主, 弱的载波信号只能通过叠加, 轻微地改变强干扰噪声的幅度。 但通过 专用电路或仪表对其进行直接分离和测定将是 非常困难的工作。 虽然电力线内实际传输的受 强干扰的载波信号十分复杂而且无法预知, 也很难用一种稳定的信号具体描述, 考虑到任何 复杂的信号都可以根据付里叶变换分解为若干 个不同频率不同幅度正弦波信号的原理, 我们 可以把电力线内实际传输的受强干扰噪声或脉 冲伤害的载波信号, 简化为两列幅度相差 50db, 频率不同的正弦波信号的叠加。 叠加后的信号频率、 幅度都以强正弦波信号为主, 弱 的正弦波信号通过叠加微弱改变强正弦波的幅 度来附加自身的信息。 以下两种叠加波形的描 述可等价于电力线内所有受强干扰噪声伤害的 载波信号波形。

[0003】 第一种叠加波形是当强正弦波频率低于弱正弦 波频率时出现。 可描述为: 在一个强 正弦波周期内, 其幅度随着多个周期的弱正弦波幅度变化而微 弱变化, 这种强正弦波幅度的 微弱变化携带了弱正弦波信号的信息。

[0004】 第二种叠加的波形是当强正弦波频率高于弱正 弦波频率时出现。 可描述为: 多个周 期的强正弦波幅度在一个弱信号周期内作微弱 变化。 并通过这种变化来携带弱正弦波信号信 息。 我们很容易看出这两种信号波形描述, 虽然都来自同一个波形叠加原理, 但波形结构却 有实质的不同。 假如我们设计了一种抑制强正弦波电路, 它可以有效的抑制比弱正弦波频率 低的强正弦波信号, 而提升频率较高弱的正弦波信号。 但当这两个强弱正弦波信号频率对换 时强正弦波信号反而被提升, 增强, 而弱正弦波信号却被抑制。 这就得到相反的结果。 因 而, 以上论述的抑噪方法是有严格的先决条件的。

[0005] 所以, 只有将信道内存在的强、 弱正弦波的相互频率高低, 必须有效、 准确、 随机 地判断和完成分时处理。 这里的强与弱代表的是干扰噪声和通讯信号。 这才能在整个信道内 有效抑制强正弦波信号, 是改善信噪比的关键。

[0006] 如上所述, 由于两路强弱正弦波信号幅度相差高达 50 分贝, 它们之间相互频率高低 判断, 应当先测定强、 弱正弦波的频率, 再去选择抑噪的方法。 现有技术中的电路设计是无 法实现的。 必须找到另外一种更为实用、 有效方式对随机变换的噪声频率进行判断、 并自动 传输到相适用的处理通道。 这正是本发明需要解决的技术问题。

发明内容

[0007] 本发明为了解决上述技术难题, 设计了一种电力线载波信道强干扰噪声的抑制 方法 及其电路结构, 本方法根据强干扰噪声及载波在载波信道中的 频率高低, 以分配和传输受干 扰载波信号进入到相应配套涉及的抑噪电路, 来进行强干扰噪音抑制和弱载波信号的提取与 增强, 从而有效地实现了对电力线载波信道中强干扰 噪声的抑制。

[0008] 本发明采用的技术方案是: 电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 基于电力线传 输区域网内、 对标准化的频率区间传输的载波信号的处理过 程, 关键在于: 所述的方法的具 体步骤中包括:

A、 从接收点引出的载波信号引入高通滤波器, 消除混在载波信号中的在频率区间下限内的 干扰信号、 获得高于频率区间下限值的掺杂强干扰噪声信 号与载波信号的混合信号;

B、 将混合信号通过额定电平限幅器电路进行限幅 , 获得在额定电平范围内的限幅混合信 号;

C、 将限幅混合信号引入分时处理通道模块, 该模块中包括强干扰噪声信号与载波信号的频 率的比较电路、 和根据比较电路的逻辑值决定的两条信息通道 出口: 强干扰噪声信号频率低 于载波信号频率通道出口和强干扰噪声信号频 率高于载波信号频率通道出口, 进入分时处 理;

D、 引入强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的 通道混合信号进入第一抑制电路进行限幅 降噪处理得到抑噪后混合信号 a, 然后转送到差分混合电路;

E、 引入强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的 第二抑制电路对限幅信号进行处理, 以获 得抑噪后混合信号 b, 然后转送到差分混合器;

F、 抑噪后混合信号 a与抑噪后混合信号 b两路信号通过差分混合器进行差分混合;

G、 将差分混合后的信号输出, 完成降噪处理过程。

[0009] 本发明的有益效果是: 1、 在电力线载波信道内, 无论强干扰噪声和载波 (子载波) 的频率怎样随机变化, 都可以准确无误地判别出来, 并将受强干扰噪声伤害的载波 (子载 波) 信号, 输送到相应的处理电路进行抑制; 有效地实现了弱小的载波 (子载波) 信号, 在 整个载波频带内不被抑制的大前提下, 对强干扰噪声进行有效地衰减, 也就是说不必测定强 干扰噪声和弱载波的频率, 而通过特定判断电路的电平输出, 准确无误地判断出强干扰噪声 的频率比载波频率高还是低, 从而准确地把受强干扰噪声伤害的载波信号引 导到相应抑制电 路, 去有效抑制强噪声干扰; 2、 我国规定的电力线载波信道的频率范围为: 40khz 至 500khz, 所以, 本发明方法设计的任何抑制强干扰噪声电路, 均满足在这一频带内正常工作 的条件; 3、 对于任何强弱相差高达 50dB 的混合信号, 以抑制强干扰信号为主, 但同时不 让弱信号受到压缩和衰减。 从幅度高达 50dB 的噪声淹没中, 区分或筛选出弱小的载波信 号, 无论是用 "模拟"或 "数字"处理技术其设计难度是可想而知的。 本发明方法首先从判 断、 识别、 抑制强干扰噪声信号入手, 虽然扑捉不到弱小的载波信号, 但绝对不会消弱或压 缩载波 (子载波) 信号。 等把强噪声干扰抑制到一定电平之后, 再对载波信号提取并给予有 效放大, 最终使信道内传输载波 (子载波) 信号的信噪比获得提升。

附图说明

[0010] 图 1是本发明的流程图;

图 2是额定电平限幅器电路的结构示意框图;

图 3是图 2的电原理图;

图 4是分流处理通道模块的结构示意框图;

图 5是强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的 一抑制电路的结构示意框图;

图 6是强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的 一抑制电路的电原理框图;

图 7是强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的 二抑制电路的结构示意框图;

图 8是强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的 二抑制电路的电原理图;

附图中, 1是额定电平限幅器电路, 2是分时处理通道模块, 2A是强干扰噪声信号频率低于 载波信号频率通道出口, 2B 是强干扰噪声信号频率高于载波信号频率通道 出口, 3 是第一 抑制电路, 4是差分混合器, 5是第二抑制电路, GH是高通滤波器, 48是输入端射随器电 路, 49是额定电平放大器电路, 50是检出噪声比较放大电路, 51是受控衰减器电路, 52是 第一射随器电路, T 是控制信号提取电路, J是噪声频率鉴别电路, 10 是噪声电平提取电 路, 9 是第一电平转换电路, 11 是第二电平转换电路, 12 是非门电路, 13 是第一电子开 关, 14 是第二电子开关, 15 是第三电子开关, 7 代表延迟比较放大器电路, 8 代表比较电 路, 17是延时器电路, 23是第二射随器电路, 19是可控比较放大器电路, 32是受控开关电 路 Kl, 34是受控开关电路 Κ2, 35是第三匹配射随器, 27是限幅器电路, 30是差分放大器 电路, L代表触发逻辑电路, 31 代表设定噪声电平比较电路, 33 代表控制逻辑生成电路, 28是第五射随器电路, 29是第四射随器电路。

具体实施方式

[0011] 电力线载波信道强干扰噪声的抑制方法, 基于电力线传输区域网内、 对标准化的频率 区间传输的载波信号的处理过程, 重要的是: 所述的方法的具体步骤中包括:

A、 从接收点引出的载波信号引入高通滤波器 GH, 消除混在载波信号中的在频率区间下限 内的干扰信号、 获得高于频率区间下限值的掺杂强干扰噪声信 号与载波信号的混合信号;

B、 将混合信号通过额定电平限幅器电路 1 进行限幅, 获得在额定电平范围内的限幅混合信 号;

C、 将限幅混合信号引入分时处理通道模块 2, 该模块中包括强干扰噪声信号与载波信号的 频率的比较电路、 和根据比较电路的逻辑值决定的两条信息通道 出口: 强干扰噪声信号频率 低于载波信号频率通道出口 2A和强干扰噪声信号频率高于载波信号频率通 出口 2B, 进入 分时处理;

D、 引入强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的 通道混合信号进入第一抑制电路进行限幅 降噪处理得到抑噪后混合信号 a, 然后转送到差分混合电路 4;

E、 引入强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的 第二抑制电路对限幅信号进行处理, 以获 得抑噪后混合信号 b, 然后转送到差分混合器 4;

F、 抑噪后混合信号 a与抑噪后混合信号 b两路信号通过差分混合器 4进行差分混合;

G、 将差分混合后的信号输出, 完成降噪处理过程。

[0012] 本方法步骤 B中所述的额定电平限幅器电路 1 的结构中包括输入端射随器电路 48、 额定电平放大器电路 49、 检出噪声比较放大电路 50、 受控衰减器电路 51, 通过高通滤波器 GH的混合信号进入射随器电路 48阻抗匹配后送至受控衰减器电路 51, 受控衰减器电路 51 的控制信号来自控制信号提取电路 T、 控制信号提取电路 Τ 由串连的额定电平放大电路 49 和检出噪声比较放大电路 50组成, 受控衰减器电路 51 的输出经第一射随器电路 52送至下 一步骤处理。 由于电力线载波信道内的脉冲干扰非常强大, 且动态范围也可高达几十分贝, 一般电子电路很难满足这种受干扰载波信号的 动态范围要求。 所以设计了超过额定电平就对 信号进行限幅的 "额定电平限幅器电路 1 "。 额定电平限幅器电路 1 的功能可以保证在强干 扰低于额定电平时, 保持载波信号的幅度不受伤害, 在高于额定电平的超强干扰时, 载波信 号按比例进行压缩。 输入端射随器电路 48的作用是进行阻抗匹配, 额定电平放大器电路 49 的作用是便于检出噪声比较放大电路 50 对干扰噪声电平变化的信息提取, 并用提取的信息 去控制受控衰减器电路 51, 使其对高于设定幅度的信号进行衰减。 第一射随器电路 52便于 和下一级接口匹配。

[0013] 步骤 C中的分流处理通道模块 2的结构中包括: 与第一射随器电路 52并联连接的噪 声频率鉴别电路 J和噪声电平提取电路 10, 以上电路分别通过第一电平转换电路 9、 第二电 平转换电路 11、 非门电路 12转换为触发信号送至第一电子开关 13、 第二电子开关 14、 第 三电子开关 15组配形成分时处理通道模块 2的强干扰噪声信号频率低于载波信号频率通 出口 2A和强干扰噪声信号频率高于载波信号频率通 出口 2B。 分流处理通道模块 2的功能 很重要, 它能随机并准确地判断出强干扰噪声、 脉冲或其他干扰波和载波 (子载波) 频率, 在载波信道中的大小关系, 进而把此时的受干扰载波 (子载波) 信号输送到相应的噪声抑制 电路进行处理。

[0014] 噪声频率鉴别电路 J的结构中包括一个延迟比较放大器电路 7和一个比较电路 8串连 的电路。 分流处理通道模块 2为强干扰噪声频率是低于还是高于载波 (子载波) 频率的识别 电路, 比较电路 8是比较器电路可使延迟比较放大器电路 7的输出在达到或超过设定的电平 时翻转, 这样可以通过设置比较器的不同电平, 调整干扰噪声高于载波频率时受损载波 (子 载波) 信号输出到相应抑噪电路的控制灵敏度。 第一电平转换电路 9能把比较器的输出转换 为控制脉冲。 强干扰只要在信道中出现, 噪声电平提取电路 10 都会有输出。 当随机信道内 没有强干扰噪声出现时, 噪声电平提取电路 10 会通过控制逻辑把即时的载波信号给强干扰 噪声信号频率高于载波信号频率的第二抑制电 路, 因为此电路中含有载波信号无干扰时的直 通电路。 第二电平转换电路 11的功能同第一电平转换电路 9。 第一电平转换电路 9、 第二电 平转换电路 11、 和非门电路 12组合逻辑控制第一电子开关 13、 第二电子开关 14、 第三电 子开关 15, 以实现根据强干扰及载波 (子载波) 频率在载波信道中的相互位置, 分配和传 输受干扰载波信号到相应的抑制电路, 进行强干扰抑制和弱信号提取和增强。

[0015] 强干扰噪声信号频率低于载波信号频率的第一 抑制电路 3 和强干扰噪声信号频率高 于载波信号频率的第二抑制电路 5分别接受由分流处理通道模块 2交替传输来的受干扰载波 信号, 对强干扰进行抑制对弱小的载波信号进行增强 和提取。 由于强干扰噪声信号频率低于 载波信号频率的第一抑制电路 3和强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的 二抑制电路 5 的输出是交替进行, 在时间上没有冲突, 所以, 用差分混合器 4, 即可合成时间上连续的信 号。 其中:

步骤 D 中所述的强干扰噪声信号频率低于载波信号频 率的第一抑制电路 3 的结构中包括延 时器电路 17、 可控比较放大器电路 19, 第二射随器电路 23, 来自于强干扰噪声信号频率低 于载波信号频率通道出口 2A 的混合信号和经延时器电路 17 延时处理的信号送至可控比较 放大器电路 19差分放大后经第二射随器电路 23送下一步骤处理。

[0016] 步骤 E 所述的强干扰噪声信号频率高于载波信号频率 的第二抑制电路的结构中包 括: 为来自于强干扰噪声信号频率高于载波信号频 率通道出口 2B 的混合信号设计的两条信 息通道, 借助每条信息通道中串连的受控开关电路 Kl、 和受控开关电路 Κ2 连接到下级步 骤中的第三匹配射随器 35, 通向受控开关电路 K1 的信息通道中串连有限幅器电路 27和差 分放大器电路 30、 差分放大器电路 30输入端口连接在另一条信息通道上; 第二抑制电路的 结构中还包括受控开关电路 K1 和受控开关电路 Κ2 的触发逻辑电路 L, 该触发逻辑电路 L 由设定噪声电平比较电路 31和控制逻辑生成电路 33组成控制信号分别加载在受控开关电路 K1和受控开关电路 K2的触发端。

[0017] 所述的噪声电平比较电路 31 的电路结构中包括放大器 U51B、 二极管 D51、 及外围 配套的阻、 容元件, 放大器 U51B输出端与二极管 D51的负极相连。

[0018] 所述的控制逻辑生成电路 33的电路结构中包括与非门 U52A、 和与非门 U52B, 噪声 电平比较电路 31 的输出端及接地端分别与非门 U52A的输入端连接, 与非门 U52A的输出 端及受控开关电路 K1 的控制端与与非门 U52B的输入端连接, 与非门 U52B的输出端与受 控开关电路 K2的触发端连接。

[0019] 所述的强干扰噪声信号频率低于载波信号频率 的第一抑制电路 3 的结构中包括延时 器电路 17、 可控比较放大器电路 19, 配套第二射随器电路 23, 控制信号提取电路 16, 混噪 信号经强干扰噪声信号频率低于载波信号频率 通道出口 2A, 经延时器电路 17延时处理后的 信号送至可控比较放大器电路 19 差分放大, 再经配套第二射随器电路 23 输出,控制信号从 控制信号提取电路 16出口端发出至可控比较放大器电路 19中的放大系数控制电路的控制信 号输入端。 在具体实施时, 如图 6所示所述的延时器电路 17 即电阻 R37;可控比较放大器 电路 19是运算放大器 U32A和配套的电阻 R310、 电阻 R37元件,连接在运算放大器 U32A 输出和输入之间的、 由电阻 R311、 电阻 R314及场效应管 Q31 并、 串连组成的可控放大系 数调节电路搭接组成, 运算放大器 U32A直接输出或转至二级抑噪处理电路, 二级抑噪处理 电路与第一抑制电路 3的原理相同。

[0020] 控制信号提取电路 16结构中包括以运算放大器 U31B 以及外围配套电阻 R31、 电阻 R33搭成的交流放大电路, 由二极管 D31和检波、 滤波电阻 R31、 电阻 R32、 电容 C13元件 构成的直流通道, 以运算放大器 U31C以及外围配套电阻 R31、 电阻 R33构成的直流放大电 路, 以上电路依次串连连接形成可调电阻 W31 搭成的放大电路、 二极管 D31、 及外围配套 的阻、 容元件, 强干扰噪声信号频率低于载波信号频率通道出 口 2A的信号输出端与放大器 U31B的输入端连接。

[0021] 所述的强干扰噪声信号频率高于载波信号频率 的第二抑制电路 5 的结构中包括: 本 电路为引入的混噪信号设计由有两条信息通道 , 一条为直连通道、 结构中包括第五射随器电 路 28、 受控开关电路 K2、 第三匹配射随器 35 ; 第二条为抑噪处理通道、 结构中包括限幅器 电路 27、 第四射随器电路 29、 差分放大器电路 30、 受控开关电路 K1 ; 差分放大器电路 30 的两个输入端口分别接至第一射随器 28和第四射随器 29的输出端、 出口端通过受控开关电 路 K1 接在第三匹配射随器 35 的输入端口经适配处理后输出或连接二级处理 电路, 二级处 理电路与第二抑制电路 5的原理相同; 本电路的结构中还包括控制信号提取电路、 由设定噪 声电平比较电路 31 和控制逻辑生成电路 33 串连组成、 连接在第五射随器电路 28 输出端 口, 由控制逻辑生成电路 33 输出端口引出两条触发信号线分别连接在两个 受控开关的触发 端口上。 具体实施时如图 8所示, 直连通道中的第五射随器电路 28 由运算放大器 U51D和 电阻 R511搭接而成、 受控开关电路 K1是电子开关 U54A、 第三匹配射随器 35是运算放大 器 U53A; 第二条通道中的限幅器电路 27是由电阻 R512和双向二极管 D53组成的分压电 路, 第四射随器电路 29 由运算放大器 U51C搭接组成, 差分放大器电路 30是运算放大器 U51A和电阻 R513、 电阻 R514 、 电阻 R515、 电阻 R516元件搭接而成的比较放大电路, 受 控开关电路 K2是电子开关 U54B, 运算放大器 U51A的两个输入端口分别借助电阻 R513、 电阻 R515接至运算放大器 U51D、 运算放大器 U51C的输出端、 出口端通过电子开关 U54A 接在运算放大器 U53A的输入端口。

[0022] 设定噪声电平比较电路 31是由运算放大器 U51B与配套电阻 R51、 电阻 R52、 电阻 R53元件搭接而成的差分放大器和二极管 D51和电阻 R54、 电阻 R56、 电容 C51元件组成的 检、 滤波电路串连而成, 运算放大器 U51B 的输入端接在第五射随器电路 28 的输出端、 经 检、 滤波电路取出的控制信号加载到控制逻辑生成 电路 33 的输入端; 控制逻辑生成电路 33 由与非门 U52A和与非门 U52B串连搭接而成、 形成相反的两个触发信号分别加载在电子开 关 U54A和电子开关 U54B的触发端; 抑噪信号经电子开关 U54A送至运算放大器 U53A输 出。

[0023】 所述的受控衰减器电路 51 的电路结构中包括与检出噪声比较放大电路 50 的控制端 依次串联的电阻 R18、 场效应管 Ql l、 及与场效应管 Q11并联的电阻 R110, 场效应管 Q11 的输出端与第一射随器电路 52的输入端连接。 所述的第一射随器电路 52是放大器 U11D。

[0024】 额定电平放大电路 49是由运算放大器 U11B和配套电阻 R12、 电阻 R13搭接成的运 算放大电路。

[0025] 所述的检出噪声比较放大电路 50的电路结构中包括二极管 D11组成的检波电路, 运 算放大器 U11C, 电阻 R14、 电阻 R15、 电容 C11组成的分压、 滤波电路, 电阻 R16、 电阻

R17、 可调电阻 W11组成的可调分压电路搭接成的负反馈式直流 放大电路。 在具体实施时, 如图 3所示, U11A是输入端射随器电路 48, 其输出通过由 R11 禾 Π R110组成的电阻衰减 器, 通过放大器 U11D组成的射随输出到下一级。 场效应管 Q11和 R110并联, 其电阻变化 可以改变 R11和 R110电阻衰减器的衰减量。 场效应管 Q11 的电阻变化受运算放大器 U11C 输出控制。 运算放大器 U11B的放大量设定了对输入信号进行衰减的额 幅度。

[0026] 在具体实施时, 以该方法在我国应用为例, 我国规定的电力线载波信道的频率范围 为: 40khz至 500khz。 所以, 用本方法设计的任何抑制强干扰噪声电路, 必须在这一频带内 正常工作。 对于任何强弱相差高达 50dB 的混合信号, 以抑制强干扰信号为主, 但同时不能 让弱信号受到压缩和衰减。 从幅度高达 50dB 的噪声淹没中, 区分或筛选出弱小的载波信 号, 无论是用 "模拟" 或 "数字"处理技术其设计难度是可想而知的。 本项专利首先从判 断、 识别、 抑制强干扰噪声信号入手, 虽然扑捉不到弱小的载波信号, 但绝对不能消弱或压 缩载波 (子载波) 信号。 等把强噪声干扰抑制到一定电平之后, 再对载波信号提取并给于有 效放大, 最终使信道内传输载波 (子载波) 信号的信噪比获得提升。 由于强干扰噪声及弱载 波 (子载波) 信号, 在整个 40khz至 500khz载波信道内, 相互位置会随信息编码规则随时 变化, 抑制强干扰的过程中随时需要识别强干扰噪声 和载波频率在信道内的相互位置, 在无 法测量载波信号的情况下, 也只能通过判断强干扰噪声, 通过特定电路后的幅度变化来实 现。

[0027] 第一、 对于强干扰噪声 (脉冲间歇) 频率低于载波 (子载波) 频率时, 相当于弱小 的高频正弦波叠加在比其振幅高大约 50dB、 频率相对低的正弦波之上。 电子电路的基础知 识告诉我们, 在同一通道中传输的两路频率不同的正弦波, 同时经过一个固定时间 t 的延迟 (T/4<t<3T/4, 其中 T为频率较高一路正弦波的周期), 其相位的变化规律是: 固定的延迟随 着频率的升高, 相对的相位变化越大。 如果我们再把延迟前后的这两路正弦波输入一 个差分 放大器进行放大, 则输出幅度随正弦波频率的升高从小变大。 并在 t=T/2延迟点获取 6dB的 幅度增益。 其原理方框图如图 5所示。

[0028] 但是, 用这种方法只能抑制频率低于载波的强干扰噪 声。 当遇到比载波 (子载波) 频率高的强干扰噪声时, 不但不能抑制强干扰噪声反而使其增强。 由于此时的干扰噪声输出 增强, 我们可以利用这一特点在不必预知干扰和载波 频率的前提下, 准确地判断出它们之间 在载波信道中的频率大小。

[0029] 第二、 对于强干扰噪声 (脉冲间歇) 频率高于载波 (子载波) 频率时, 相当于弱小 的低频正弦波叠加在比其振幅高大约 30dB、 频率相对高的正弦波之上。 混合后的波形类似 调幅波。 该抑制方法的设计是先让混合信号经过限幅器 , 抑制掉叠加在强正弦波顶部的弱正 弦波信号, 用这路顶部被压缩或被消除的信号和原来信号 进行差分放大, 我们就可以获取弱 小的信号的最大幅度时的混合信号。 这里要引起注意的是, 限幅幅度不能过大以多级级联进 行分级限幅最好。 在级联过程中还可以对处理后的混合信号进行 放大, 以获取弱小信号的增 益。 级联时还要用混合信号幅度识别电路, 保证限幅器只对超出设定幅度的混合信号限幅 , 低于设定幅度的混合信号直接输送到下一级。

[0030] 其原理方框图如图 7 所示。 由于混合信号中的强干扰噪声幅度变化的包络 信息, 携 带了弱小的低频信号。 此方法的实质是用丢失部分强信号的信息和弱 信号的可容忍失真作为 代价, 换取了对弱小信号的放大和提取。 这种抑制方法也有先天不足, 当高频强干扰的频率 小于两倍弱信号频率时, 提取弱信号的能力就会变得很差。

[0031] 综上所述, 当强干扰和载波 (子载波) 信号在整个载波信道内按编码法则随时改变 频率时, 以上两种方法都不能独自完成抑制强干扰噪声 、 增强载波信号的任务。 但是, 这两 种方法所设计的电路抑制电力线载波信道内的 噪声又各有所长。 所以, 随时准确判断和识别 强干扰噪声和载波 (子载波) 频率在载波信道中的大小就成为本项发明的关 键。 根据强干扰 噪声的频率超前或滞后载波的情况, 通过分流处理通道模块 2将待处理信号, 分别输送到如 上面所述的两种抑制方法设计的电路去处理, 无论强干扰噪声和载波 (子载波) 出现在信道 的什么位置, 都可以用本专利论证的方法, 实现对电力线强干扰噪声的抑制。 强干扰噪声及 载波频率在信道中大小判断, 方法可以有多种多样, 如图 6所设计的电路, 也是来识别判断 强干扰和载波 (子载波), 在载波信道相对位置的简捷有效的方法。 用其输出形成控制脉冲 去启动相应的电子开关, 把待处理受干扰载波 (子载波) 信号传输到相应的抑噪电路去处 理。

[0032] 本方法的电路结构中所设计的强干扰噪声信号 频率低于载波信号频率的第一抑制电 路 3、 强干扰噪声信号频率高于载波信号频率的第二 抑制电路 5、 分流处理通道模块 2 的特 色是: 在电力线载波信道内, 无论强干扰噪声和载波 (子载波) 的频率怎样随机变化, 系统 都可以准确无误地判别出来, 并通过控制电路将受强干扰噪声伤害的载波 (子载波) 信号, 输送到相应的处理电路进行抑制。 这些抑制电路的共同特点是: 弱小的载波 (子载波) 信 号, 在整个载波频带内不被抑制的大前提下, 对强干扰噪声进行有效地衰减。