本發明涉及電力線載波通信抗干擾，特別是涉及一種差分高通濾波器電感切換方法及裝置。

背景技術：

1、開放信道很容易引入外來干擾，抗干擾是開放信道通信面臨的較為突出的技術問題。電力線是電力載波通信的傳輸信道，它本身與外界電磁環境緊密耦合，而且所有用電設備均并聯于電力線網絡，用電設備工作過程中產生的各種噪聲電流均可泄漏到電力線信道，嚴重干擾電力線載波通信，壓縮電力線載波通信的覆蓋范圍，降低抄表成功率。電力線存在的用電干擾主要集中在較低頻段，干擾功率譜大都分布在2mhz以下。為了確保電力抄表組網的順利進行，有必要根據干擾功率譜分布，去選擇合適的傳輸頻段，接收機通過設置與工作頻段相匹配的前置濾波器，將信道干擾幅度壓到足夠低，防止接收機被強干擾阻塞，或者接收機的線性動態范圍被壓縮，從而保證接收機解調端有足夠的可用信噪比。

2、電力線抄表經常遇到電力線強干擾的情況，數據傳輸吞吐率大幅下降，嚴重時造成網絡中斷，現有解決辦法有：1)提高輸出平均功率，2)避開干擾功率譜較高的頻段，3)調整接收機前端芯片內置濾波器帶寬，4)增加中繼。

3、如圖1所示為一種常見的電力線載波接收機接口框圖，電力線載波通信接收機與電力線信道之間的接口包含：耦合變壓器和片外濾波器；片外濾波器由l/c高通濾波器和l/c低通濾波器級聯而成，組成一個帶通濾波器，將通信頻譜限制在帶通濾波器的通帶內。電力線干擾的功率譜主要集中在低頻段，接收機的硬件抗干擾能力主要由高通濾波器來承擔，片外l/c高通濾波器采用差分傳輸模式，基本型電路如圖2所示。為了抑制外來干擾，最佳接收機應該將前置濾波器的阻帶對準干擾的功率譜，且通帶能夠適配有用信號的頻譜。如果高通濾波器的低端截止頻率固定、不可調，那么接收機抗外來干擾的適用范圍將非常有限，如果外來干擾的功率譜展寬，超過高通濾波器的截止頻率，那么接收機就會被強干擾阻塞，放大器進入非線性狀態，產生嚴重失真。片外高通濾波器是抗干擾的第一道防護屏障，片內有源高通濾波器是抗干擾的第二道防護屏障，為后級低噪聲放大器清理動態范圍。有源濾波器正常工作的前提是有源器件處于線性狀態，為了防止后級放大器產生嚴重的非線性失真，防止接收機被阻塞，片外高通濾波器的截止頻率應能夠可編程配置，對強干擾表現出足夠的抑制能力，確保片內有源濾波器工作在線性區域。

4、以上四種方法在實際應用中都起到了舉足輕重的作用，提高了抄表成功率。盡管如此，隨著社會的發展，用電功率越來越大，用電設備的類型也越來越復雜，產生的干擾幅度也越來越強，干擾功率譜分布也越來越寬。在這樣的情況下，現已采用的技術手段難以應對強干擾的出現，網絡癱瘓現象仍時有發生，因此，抗強干擾就成了電力線載波通信不可回避的技術難題。

技術實現思路

1、本發明目的是針對背景技術中存在的問題，提出一種差分高通濾波器電感切換方法及裝置路。本發明根據工作頻段和外來干擾，配置片外高通濾波器的接入電感，從而抑制干擾；電子開關關閉后，可調濾波器等同固定濾波器，無外來干擾時，基本不會降低接收機的接收靈敏度。

2、本發明的技術方案，一種差分高通濾波器電感切換方法，包括以下步驟；

3、提供至少一個固定電容c和一個可調電感l；

4、通過電子開關切換接入電路的電感l的電感值以調整差分高通濾波器的截止頻率，使其對準干擾信號的功率譜。

5、將接收機的“平均收包成功率”的統計時間設為t；

6、根據工作頻段，每間隔時間t按順序依次接入濾波器，得到濾波器對應的“平均收包成功率”；

7、選擇“平均收包成功率”最大值時對應的濾波器接入參數為最優濾波器參數。

8、優選的，電感l的切換通過全差分對稱電路實現，以保持差分信號兩端的阻抗平衡，防止因阻抗失衡引入的共模干擾。

9、優選的，電子開關設置于差分電路的對稱點；使電子開關切換時僅引入共模噪聲，而不產生差模噪聲。

10、優選的，電子開關的數量和切換方式根據外來干擾的功率譜及對應的工作頻段進行動態調整。

11、一種差分高通濾波器電感切換裝置，使用上述的方法切換接入電路中的電感，包括初始高通濾波器、第一電感切換模塊和第一電感切換模塊；

12、其中，切換電感電路所用的電子開關通過高頻三極管來實現；

13、兩個切換開關可以實現四個狀態；通過控制兩個gpio來切換四種截止頻率。

14、優選的，在每個電感切換電路中，兩個相同的電感對稱分布在切換三極管的c、e兩側；

15、當三極管導通時，兩個電感串聯后接入差分信號兩端，與初始電感并聯，使濾波器的電感減小，改變濾波器的截止頻率。

16、優選的，初始高通濾波器包括：電容c1、c2和電感l5；

17、第一電感切換模塊包括：三極管q1、q3，電感l1、l2，電阻r1、r3、r5、r7、r9、r11、r13和電容c5；

18、第二電感切換模塊包括：三極管q2、q4，電感l3、l4，電阻r2、r4、r6、r8、r10、r12、r14和電容c6。

19、優選的，當gpio_1輸出高電平vh，q3飽和導通，q1隨之導通，發射極電流ie1從vcc1經r1、l1流入基極，集電極電流ic1從vcc1經r2、l2流入基極，基極電流ib1＝ie1+ic1，且ie1≈ic1；

20、q1導通后，集電極/發射極間交流電阻很小，l1、l2串聯，接入到差分輸入兩端，與l5并聯，濾波器截止頻率由c1、c2、l5//(l1+l2)共同決定；

21、當gpio_1輸出低電平vl，q3截至，q1的基極電壓被r7上拉到vcc2，q1截止，當vin+端的信號電壓瞬時值vp<vcc2+vbe(on)-vcc1，q1仍能保持截止，不會造成差分信號明顯失真；

22、在gpio_1、gpio_2兩個控制量的作用下，差分回路的電感值呈現4種狀態：l5、l5//(l1+l2)，l5//(l3+l4)，l5//(l1+l2)//(l3+l4)，分別對應四種種截止頻率。

23、優選的，q1導通后，r9成為差分電感l1、l2中間點a的負載；

24、對共模而言，v+/v-大小相等、極性相同，因此q1導通后，基極限流電阻r9是對稱中點a的負載，均等地從v+/v-分流；

25、對差模而言，v+/v-大小相等、極性相反，因此q1導通后，基極成為l1、l2的對稱點，中點a等效為交流gnd，基極限流電阻r9對差模無任何影響。

26、優選的，三極管導通時，三極管的pn結會注入一定量的噪聲；由于q1處于電感l1、l2的對稱中點，兩側的阻抗相等，噪聲i_n流向v+、v-，i_n+＝i_n-＝i_n/2；

27、由于接收機采用差分方式傳輸，若輸入阻抗rin，則接收機輸入信號電壓為vin＝(vout+)–(vout-)，輸入噪聲電壓v_n＝[(i_n+)-(i_n-)]*rin＝0。

28、與現有技術相比，本發明具有如下有益的技術效果：

29、1、本發明將固定式濾波器配置為可編程濾波器，將截止頻率對準干擾的功率譜，以拓展接收機的抗干擾適用范圍。

30、2、本發明采用全差分對稱電路，用電子開關進行切換，能保持差分信號兩端的阻抗平衡，防止因阻抗失衡引入共模干擾。

31、3、本發明中切換開關置于差分電路的對稱點，即差分信號的等效gnd點，開關切換只引入共模噪聲，不產生差模噪聲。