復合耦合技術(shù)在低壓電力線載波通信接口電路設(shè)計中的應用

圖4 載波接收端接口電路。

　　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。仿真顯示，當電力線電阻為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)負載阻抗為5 ～ 15 Ω。試驗結(jié)果表明，能準確地實現(xiàn)點控、群控燈組( 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，故可廣泛應用于低壓電力線通信系統(tǒng)。