復合耦合技術(shù)在低壓電力線載波通信接口電路設計中的應用

　　若將RLC 串聯(lián)回路表示成二元一階方程，則由2 個RLC 回路便可得到四元一階方程組：

　　該方程組含有4 個未知數(shù):i1( t)，i2( t)，uc1(t)，uc2( t)，其定解條件直接由電路的初始儲能情況給出。當無初始儲能時，為齊次初始條件，即：

　　設所有電路元件都是非時變性元件，則所對應的常系數(shù)線性一階常微分方程組可轉(zhuǎn)化成線性代數(shù)方程組進行求解。

　　通過對上述接口電路數(shù)學模型的分析、化簡可知，基于“復合耦合技術(shù)”的接口電路模型，電路的主要參數(shù)是可以通過線性代數(shù)方程組進行求解，接口電路的原理清晰，計算復雜度較小，符合低壓電力線載波通信要求，是簡潔、可行的。

　　2 ST 7538 電力線接口電路的設計

　　2. 1 ST 7538 調(diào)制解調(diào)芯片

　　ST 7538 載波芯片是一款為家庭和工業(yè)領(lǐng)域電力線網(wǎng)絡通信而設計的半雙工、同步/異步FSK 調(diào)制解調(diào)器
解調(diào)器

　　解調(diào)器是調(diào)制式直流放大電路中的一個重要組成部分.負責把已放大了的交流電壓還原為直流電壓,其大小和極性與交流電壓的幅度和相位要對應。 [全文]

芯片。ST 7538 內(nèi)部集成了發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的所有功能，通過串行通信，可以方便地與微處理器相連接，且只要通過耦合變壓器
變壓器
　　變壓器（Transformer）是利用互感原理來改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵心（磁芯）。在電器設備和無線電路中，常用作升降電壓、匹配阻抗，安全隔離等。變壓器是變換電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。它由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。 [全文]

等少量外部器件，即可連接到電力網(wǎng)中。ST 7538功能強大、集成度很高，采取了多種抗干擾技術(shù)，如果能夠很好地利用其多頻段性，就可以克服窄帶通信的缺點。ST7538 作為很有代表性的窄帶通信芯片，在遠程抄表、燈光控制、智能家電等領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應用。

　　除此之外，該芯片還有以下主要特點:

　　(1) 有8 個可編程( 載波) 頻率，即60、66、72、76、82. 05、86、110、132. 5 kHz;(2) 內(nèi)部集成電力線驅(qū)動接口，并且提供可編程電壓控制和電流控制;(3) 可編程通信速率高達4 800 b /s;(4) 極低的功耗，在接收狀態(tài)下功耗只有5 mW;(5) 接收靈敏度很高，接收靈敏度為1 mVRMS。

　　2. 2 接口電路框圖

　　ST 7538 電力線收發(fā)信號通道框圖設計如圖2 所示。接收信號通道由耦合電路、濾波電路、保護電路、電壓放大電路組成。發(fā)送信號通道由電壓放大電路、功率放大電路、濾波電路、保護電路、耦合電路組成。

　　電力線接口首先是一個耦合電路，用于FSK信號的傳輸與接收，同時也是一個濾波系統(tǒng)，能可靠地過濾掉220 V/50 Hz 的電力信號、噪聲信號和浪涌信號。

圖2 ST 7538 的電力線收發(fā)信號通道框圖。

　　由于希望系統(tǒng)使用時有較遠的通信距離，就必須要求模塊發(fā)送端有足夠大的功率輸出，而大輸出功率的放大電路不宜長時間連續(xù)工作，否則容易過熱損壞;若設計高要求的大輸出功放
功放

　　功放是功率放大器的簡稱，即是在以定的失真率范圍內(nèi)，能產(chǎn)生最大功率輸出來驅(qū)動某一負載(例如揚聲器)的放大器，通常主機的額定輸出功率不能勝任帶動整個音響系統(tǒng)，這時候就需要用到功放。由此可見，功放在一定程度上決定了系統(tǒng)輸出的音質(zhì)。 [全文]

電路，會增加系統(tǒng)成本。為此，系統(tǒng)采用如圖2 框圖中的發(fā)送放大電路電源
電源
電源是向電子設備提供功率的裝置，也稱電源供應器，它提供計算機中所有部件所需要的電能。[全文]

控制，使系統(tǒng)只有處于發(fā)送狀態(tài)時發(fā)送電路中的電壓放大和功率放大電路才能得到合適的工作電源而工作;系統(tǒng)處于接收狀態(tài)時，發(fā)送電路中的電壓放大和功率放大電路因得不到電源而不工作;而模塊中的接收信號通路的電壓放大電路是始終工作的。