復(fù)合耦合技術(shù)在低壓電力線載波通信接口電路設(shè)計中的應(yīng)用
3 接口電路的仿真試驗及分析
根據(jù)接口電路的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù),對雙口網(wǎng)絡(luò)進行計算機仿真分析。在此,重點分析在不同低壓電力線阻抗條件下帶通濾波器
帶通濾波器
帶通濾波器是指能通過某一頻率范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器,與帶阻濾波器的概念相對。一個模擬帶通濾波器的例子是電阻-電感-電容電路(RLC circuit)。這些濾波器也可以用低通濾波器同高通濾波器組合來產(chǎn)生。 [全文]
的通頻帶,即該接口電路的頻率特性。頻率特性是*價該接口電路耦合性能的一項重要指標(biāo)。仿真顯示,當(dāng)電力線電阻為2、10、20、50、70、100 Ω 時,幅頻特性情況如表1 和表2 所示。
對50 Hz /220 V 強電的相對抑制力( dB)=
對50 Hz /220 V 強電的相對抑制力( dB)=
表1 不同電力線阻抗及不同中心頻率下的輸出幅度(Uop /V) 輸入信號幅度= 1 V。
表2 不同電力線阻抗的上、下限截止頻率及通頻帶。
從表1 和表2 的分析結(jié)果可見:電力線阻抗越大,接口電路的通頻帶就越寬,對信號的耦合性能也就越好,但選擇性差;反之,電力線阻抗越小,接口電路的通頻帶越窄,對信號的耦合性能就越差,但選擇性好。經(jīng)統(tǒng)計分析知,低壓電力線的統(tǒng)計阻抗一般在5 ~ 1 5 Ω之間[2]。因此,ST 7538電力線載波芯片所使用的60 ~ 132. 5 kHz 的載波信號均在通頻帶( 衰減小于3 dB) 范圍內(nèi)。也就是說,以82. 05 kHz 作為低壓電力線通信接口電路的中心頻率是合理的。用電力線載波芯片ST7538 其他載波頻率來收、發(fā)信號,也可用此接口電路。此接口電路有如下特性:① 滿足載波發(fā)射高阻抗的要求,提高了載波的加載效率;② 在滿足信號的耦合性能的同時,還兼顧對頻率選擇性的要求,從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
在電路的具體安裝和調(diào)試過程中,通過調(diào)節(jié)電感磁來調(diào)節(jié)電感量,使通頻帶達到最佳。在基于電力線載波芯片ST 7538 低壓電力線載波通信實驗中,選用82. 05 kHz 作為低壓電力線通信的中心頻率,設(shè)負(fù)載阻抗為5 ~ 15 Ω。試驗結(jié)果表明,能準(zhǔn)確地實現(xiàn)點控、群控?zé)艚M( 實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信);能實現(xiàn)語音信號( 信號中心頻率1 kHz ,頻率范圍0. 02 ~ 10 kHz) 的傳輸( 實現(xiàn)模擬通信);能實現(xiàn)對正弦波形信號( 頻率范圍0. 01 ~100 kHz)的傳輸(實現(xiàn)模擬通信)。
4 結(jié)語
基于“電磁耦合”與“阻容耦合”相結(jié)合的“復(fù)合耦合技術(shù)”,建立了低壓電力線載波通信的接口電路”的數(shù)學(xué)模型,由此設(shè)計了基于ST 7538 的低壓電力線載波通信的接口電路。仿真試驗結(jié)果表明:該接口電路既有較高的載波信號加載效率,較好的幅頻特性,又能完全地隔離電力網(wǎng)50 Hz的工頻信號,且接口電路的通用性強,故可廣泛應(yīng)用于低壓電力線通信系統(tǒng)。
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