電力線載波通信的外圍電路設(shè)計(jì)

摘要 低壓電力線傳輸特性的復(fù)雜性和傳輸過(guò)程中干擾信號(hào)的多變性，使其推廣受到限制。文中依據(jù)高低頻電路原理，結(jié)合現(xiàn)代通信與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)了電力線載波通信的外圍專用電路，包括發(fā)送驅(qū)動(dòng)電路、耦合接收和AGC系統(tǒng)等，較好地解決了載波信號(hào)的接收與發(fā)送問(wèn)題。
關(guān)鍵詞 電力線載波通信；耦合；AGC系統(tǒng)

電力線載波通信由于其潛在的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景備受關(guān)注，但由于低壓電力線傳輸特性的復(fù)雜性和傳輸過(guò)程中干擾信號(hào)的多變性使其推廣受到限制。低壓電力線載波通信模塊包括發(fā)送放大電路、耦合接收和ACE系統(tǒng)、濾波單元、調(diào)制解調(diào)芯片等，如圖1所示。其中所設(shè)計(jì)的濾波單元、調(diào)制解調(diào)單元集成芯片。針對(duì)電力線通信中，可供選擇的通信頻率在60～150 kHz，載波頻帶帶寬為4kHz、傳輸信息量少、時(shí)延要求不高，而抗干擾要求較高等特點(diǎn)，依據(jù)高低頻電路原理和數(shù)字通信原理，設(shè)計(jì)了電力線載波通信模塊外圍專用電路、發(fā)送放大電路、耦合接收和ACE控制電路，較好地解決了載波信號(hào)的接收與發(fā)送問(wèn)題。

1 發(fā)送放大耦合電路的設(shè)計(jì)
本部分外圍電路完成調(diào)制信號(hào)發(fā)送前的調(diào)整放大和耦合功能。由于FPGA的管腳最高輸出電平為3．3 V，而信號(hào)在經(jīng)過(guò)發(fā)送和接收的耦合，在電力上傳輸后衰減較大，因此調(diào)制后的信號(hào)還需進(jìn)行適當(dāng)放大，然后才能耦合劐電力線上。發(fā)送放大及耦合電路如圖2所示。

測(cè)量表明，電力線的阻抗分布在0．5～80 Ω之間，其阻抗主要依賴于用電負(fù)荷的大小、線路結(jié)構(gòu)以及配電變壓器阻抗等多種因素。由于配電線路結(jié)構(gòu)和配電變壓器的阻抗特性相對(duì)較穩(wěn)定，因此，用電負(fù)荷的大小對(duì)電力線阻抗的變化影響較大。
由于甩電負(fù)荷具有隨機(jī)性，其主要表現(xiàn)為在不同的時(shí)間，用電負(fù)荷發(fā)生變化，即阻抗的時(shí)變性。研究電力線的輸入阻抗，對(duì)于提高信號(hào)的發(fā)送功率和有用信號(hào)的輸入功率，在分析發(fā)送電路中，設(shè)定電力線的輸入阻抗為5 Ω具有典型意義。
在與電力線的接口電路中，使用大功率穩(wěn)壓管和電阻組成限幅電路，起保護(hù)作用。它能避免系統(tǒng)受到 諸如強(qiáng)雷電脈沖等瞬時(shí)過(guò)電壓的干擾。