基于CPLD的高压电力线FSK MODEM设计

输入的二进制数据流经过缓冲隔离后，由CPLD采样来判断当前输入电平的高低，并在FSK信号输出端产生相应频率的方波。表1为二进制数据对应的方波频率表。

表1 调制规则表

随着二进制数据的跳变，在FSK信号输出端产生不同频率的方波，从而形成了FSK调制波形（方波）。

由于方波是由无穷个逐次倍频的正弦波组成的，如下式所示

ω0=2πf，f为基频，就是方波的频率。

所以我们可以在CPLD的FSK信号输出端后，加入一个低通滤波器来滤除方波的高频谐波分量，滤波器输出的则是对应于方波的同频率的正弦信号，经过缓冲放大后即可输出FSK信号。

3.2 解调部分

FSK信号是通过波形变换电路（由比较电路及缓冲放大电路组成）变换成为同频同相的方波。CPLD对方波进行频率识别，并在数据输出端输出解频后的数据流。

3.3 技术指标

载波上限频率—3260Hz。

载波下限频率—2460Hz。

载波中心频率—2860Hz。

波特率—300bps，600bps，1200bps。

调制方式—FSK。数据为'1'时，输出在2860～3260Hz之间的正弦波；数据为'0'时，输出在2460～2860Hz之间的正弦波。

图4 过零检测电路

4 硬件设计

4.1 输入缓冲及输出缓冲

计算机一般是通过串口传输数据，所以要用RS232TTL转换芯片MAX232来进行电平转换，同时通过缓冲器CD4050来隔离并驱动后级，如图2所示。

4.2 输出滤波器，输出放大器

因为需要滤掉载波下限频率的三次倍频7380Hz（2460Hz×3）以上的频率，因此该滤波器的截至频率设计为4000Hz（>3260Hz）。为了减小体积，这里采用了Maxim公司的开关电容（switched capacitor）滤波器MAX7411。MAX7411是一个五阶低通椭圆开关电容滤波器，具有非常快的下降度且电路十分简洁。图3是由MAX7411构成的滤波器。

INPUT为输入频率fIN，OUTPUT为输出频率fout'CLOCK为截至频率fc。该滤波器的效果如表2所列。

由表2可见，在1.25fc处信号衰减达到-38.5dB，已经可以忽略了。

表2 MAX7411的滤波参数