電力線載波通信的外圍電路設計

摘要 低壓電力線傳輸特性的復雜性和傳輸過程中干擾信號的多變性，使其推廣受到限制。文中依據(jù)高低頻電路原理，結合現(xiàn)代通信與數(shù)字信號處理技術，設計了電力線載波通信的外圍專用電路，包括發(fā)送驅(qū)動電路、耦合接收和AGC系統(tǒng)等，較好地解決了載波信號的接收與發(fā)送問題。
關鍵詞 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)濟效益和廣闊的應用前景備受關注，但由于低壓電力線傳輸特性的復雜性和傳輸過程中干擾信號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。其中所設計的濾波單元、調(diào)制解調(diào)單元集成芯片。針對電力線通信中，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、時延要求不高，而抗干擾要求較高等特點，依據(jù)高低頻電路原理和數(shù)字通信原理，設計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的接收與發(fā)送問題。

1 發(fā)送放大耦合電路的設計
本部分外圍電路完成調(diào)制信號發(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，而信號在經(jīng)過發(fā)送和接收的耦合，在電力上傳輸后衰減較大，因此調(diào)制后的信號還需進行適當放大，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荷的大小、線路結構以及配電變壓器阻抗等多種因素。由于配電線路結構和配電變壓器的阻抗特性相對較穩(wěn)定，因此，用電負荷的大小對電力線阻抗的變化影響較大。
由于甩電負荷具有隨機性，其主要表現(xiàn)為在不同的時間，用電負荷發(fā)生變化，即阻抗的時變性。研究電力線的輸入阻抗，對于提高信號的發(fā)送功率和有用信號的輸入功率，在分析發(fā)送電路中，設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，起保護作用。它能避免系統(tǒng)受到 諸如強雷電脈沖等瞬時過電壓的干擾。