電力載波通信控制終端設計

配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用；

三相電力線間有很大信號損失（10～30dB）；

不同信號耦合方式對電力載波信號損失不同；

電力線存在固有的脈沖干擾；

電力線對載波信號造成高削減。

技術問題未來有可能被克服，但是從目前國內寬帶網(wǎng)建設的情況來看，留給PLC的時間和空間并不寬裕。家庭智能系統(tǒng)的研究給PLC帶來了新的機遇。該系統(tǒng)以PC為核心實現(xiàn)家電的智能控制。因為數(shù)據(jù)僅在家庭范圍傳輸，束縛PLC應用的五大困擾將不復存在，遠程對家電的控制我們也能通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡先連接到PC然后再控制家電方式實現(xiàn)。該系統(tǒng)中要求家電與PC通過電力線通信終端連接完成數(shù)據(jù)傳輸功能，該終端技術上要求能夠在電力線環(huán)境下穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)，具有較強抗干擾能力。

本文所介紹的系統(tǒng)通過擴頻通信技術來克服干擾，采用SC1128設計電力載波通信控制終端,載波頻率為250kHz，帶寬為100kHz，4周波調相，數(shù)據(jù)速率1kb/s，可實現(xiàn)低壓電力線的通信功能。

電力載波modem芯片的選擇

國外較早對電力線載波通信技術進行了研究，多家公司推出了自己的電力線載波modem芯片。目前市場上先進的電力載波modem（調制/解調）芯片主要有Intellon公司的SSCP300芯片和Echelon公司的PLT-22芯片。其中SSCP300采用了擴頻（Chirp方式）調制解調技術、現(xiàn)代DSP技術、CSMA技術以及標準的CEBus協(xié)議，可以稱為智能modem芯片，體現(xiàn)了modem芯片的發(fā)展趨勢。但SSCP300在國內電力線載波領域使用效果并不理想。其主要原因是該芯片是按北美地區(qū)的電網(wǎng)特性和頻率標準設計的。而PLT-22主要針對工業(yè)控制網(wǎng)而設計，采用BPSK調制解調技術以及多種容錯及糾錯技術，所以目前在我國應用效果最理想。但它是Lonworks網(wǎng)絡專用，而且價格太高，難以在民用市場大規(guī)模推廣。

在該系統(tǒng)中我們選擇由北京智源利和微電子技術有限公司設計開發(fā)的電力線載波調制芯片SC1128，該芯片專門針對中國低壓電網(wǎng)特性而設計，是一款適合中國低壓電網(wǎng)特性的數(shù)據(jù)傳輸專用芯片。該芯片采用CMOS技術設計的數(shù)?；旌蠈Ｓ秒娐?，應用先進的擴頻通信技術和調制解調技術，是面向低壓電力線低速率通信市場需要的專用擴頻modem芯片。相對前面介紹的兩款芯片，SC1128價位較低，可以為民用市場所接受。由于采用了直接序列擴頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術，該芯片應用在電力線通信方面具有較強的抗干擾及抗衰減性能。其電路內部集成了擴頻器、DAC和ADC、輸出驅動器、輸入信號放大器、工作電壓檢測器、看門狗電路、串/并接口電路，使得該芯片在多功能小型系統(tǒng)應用中可以降低系統(tǒng)的成本，提高系統(tǒng)的性能。其發(fā)射信號以兩種形式輸出：一種是經(jīng)DAC后從正弦緩沖器輸出，諧波成分少；另一種從高壓開漏緩沖器輸出。該芯片含有的輸入信號放大器可對輸入信號進行前置放大；內置看門狗電路監(jiān)視系統(tǒng)程序的工作狀態(tài)；內置電壓監(jiān)測器可監(jiān)測電源電壓的變化，并及時向系統(tǒng)發(fā)出報警信號；內置電子表電路（24小時制）可滿足不同時間段計費率的要求（支持掉電工作）；內置串行半雙工同步傳輸通信接口，方便與MCU之間的控制命令和數(shù)據(jù)交換；采用63位擴頻碼，數(shù)據(jù)速率典型值為6.0kb/s（最大20kb/s）；捕獲門限值200～6290，由軟件設定；內置64