电力载波通信电路研究 中文摘要
电力线通信是继电信,电话,无线通讯,卫星通讯之后的又一通信网｡电力线载波通信就是以电力网作为信道,实现数据传递和信息交换｡因为电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的一种物理媒介,所以利用电力线实现数据通信有着很大的经济效益和应用前景｡
由于低压范围内电力线网络的非规则性,传输距离的随意性,以及电力线上负载变化的多样性,使得干扰问题成为制约低压电力线载波通信发展和普及的主要障碍｡本课题在对低压电力线的传输特性和接收调制技术进行分析的基础上,将对电力载波通信的接收和发送电路进行设计研究,主要研究内容如下:
(1)对低压电力线的传输特性进行分析,在低压电力线上进行信号的传输,突出表现在工作环境恶劣,线路阻抗小,信号衰减强,干扰与时变性大等特点,因此,对于低压电力线载波信道特性,本文将做必要进一步具体分析:
(2)利用仿真软件EWB,对自行设计的自动增益控制放大电路(AGC)进行模拟仿真,验证其实验结果｡其目的是要完成小信号的放大,同时保证输入信号幅值过大时,放大器不会饱和失真,此级具有自动增益控制能力｡
(3)设计耦合电路,载波调频信号从电力线上可以通过耦合电路进入到解调电路,耦合电路是一个带通滤波电路,是实现将信号频带外的其他频率滤除的功能电路｡耦合电路设计的基本要求包括:将强电与弱电隔离；通过有用的载波调频信号；滤除带外干扰和噪声；能够双向传输,即能收能发｡
(4)设计发送驱动电路,并利用EWB仿真软件对其进行仿真验证｡调相信号经该级驱动后,经电容耦合,直接送入耦合电路｡
关键词：传输特性，接收调制技术，自动增益控制，耦合电路，发送驱动电路
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题的意义 1
1.2 课题研究的目的 1
1.3 课题研究的技术要求 1
第二章 电力载波通信的基本原理以及发展 2
2.1 传统的电力线载波通信原理 2
2.1.1 传统的低压电力线载波通信分析 2
2.1.2 主要数字调制解调技术的比较 2
2.2 电力载波通信技术与管理上的问题 3
2.2.1 载波频率分配使用中的问题 3
2.2.2 电力线载波机的问题 3
2.2.3 配套工程存在的问题 3
2.2.4 管理运行上的问题 4
2.3 载波通信技术的发展 4
2.3.1 扩频通信技术的发展 4
2.3.2 扩频通信的原理简介 4
2.3.3 频谱的扩展的实现和直接序列扩频 5
2.3.4 扩频通信的优点 5
第三章 低压电力线传输特性分析 6
3.1 低压电力线系统信道分析 6
3.1.1 低压电力线上输入阻抗的变化特性 6
3.1.2 高频信号的衰减及其变化规律 7
3.2 低压电力线传输干扰特性分析 8
3.2.1 干扰的周期性 8
3.2.2 干扰的随机性 9
3.2.3 干扰的多变性 10
3.3 低压电力线上的噪声特性 10
3.3.1 噪声分类 10
3.3.2 噪声分析 11
第四章EWB简介 12
第五章AGC电路的设计与仿真 14
5.1 AGC电路的原理简介 14
5.1.1AGC电路原理 14
5.1.2 简单的自动增益控制电路 15
5.1.3 AGC电路的分类 15
5.1.4 AGC的性能指标 16
5.2 本次设计的AGC电路 16
第六章 耦合电路的设计与仿真 21
6.1 电力线信道特性与通信模式 21
6.1.1 电力线的信道特性 21
6.1.2 通信模式和载波接口电路的分析 21
6.2 耦合电路设计的基本要求 22
6.3 本次设计的耦合电路 22
6.3.1 耦合电路的设计 22
6.3.2 滤波器的设计 23
第七章 发送驱动电路的设计与仿真 25
7.1 国内外电力线载波调制芯片简介 25
7.1.1 我国可使用的电力线载波调制芯片: 25
7.1.2 本次研究设计的电力载波通信调制芯片 26
7.1.3 PL2101的工作原理 28
7.2 发送驱动电路的设计 28
7.2.1 接口电路的分析 28
7.2.2 发送电路的分析 29
结论 31
谢辞 32
参考文献 33
附录 34
参考文献
[1] 王赞基，郭静波，等.电力线扩频载波通信技术及其应用.哈尔滨工业出版社,2000
[2] 陆春荣.通信原理与技术.上海大学出版社,1989.33—123
[3] 赵云峰.低压电力线噪声分析与建模.中国人民出版社,2005
[4] 曹宁,胡宏莽,等.电网通信技术.中国水利水电出版社,2003.35(3)1-6
[5] 陈淑荣.电力通信网计算机监测系统.中国电力出版社,1995-06
[6] 卢武彬.电力系统通信网信号系统和接口技术.中国电力出版社,1997
[7] 王金保,王治平,等.电力线载波机及电力线载波通道测试技术.中国电力出版社,1995年
[8] 陈维纤.电力线载波通信.水利电力出版社,1989-02
[9] 谢飞,熊力翔,等.低压电力网载波通信.电子技术应用,1998.45—96
[10] 马学文,朱名日,等.X10在智能家居应用中干扰问题的研究.今日电子,2005
[11] 李朝青.单片机原理及接口技术.北京航空航天大学出版社,1999.78-146
[12] 钟文耀.EWB电路设计与应用.清华大学出版社,2005-05
[13] 高锋,董亚波,等.低压电力线载波通信中信号传输特性分析.电力系统自动化.2000
[14] 欧阳兵,吕艳萍,张德昌,等.变电站现场设备通信的LonWorks实现.电力系统通信出版社,2003.42(2)2-6.
[15] 张贤达.保铮通信信号处理.国防工业出版社,2000
[16] 朱近康.扩展频谱通信及其应用.中国科学技术大学出版社,1993
[17] 丁士忻.模拟滤波器.哈尔滨工程大学出版社,2004
[18] 毕厚馥.电路与系统理论.华东师范大学出版社,1988
[19] 赵晶.Prote199高级应用.人民邮电出版社,2000
[20] O.Guerra, C.M. DominguezDomí.A modem in CMOS technology for data communication on the low-voltage power line. Integration, the VLSI Journal,2003
[21] Nermin Su1janovic.Approximate computation of high-frequency characteristics for power line with horizontal disposition and middle-phase to ground coupling. Electric Power System Reserch,2004
[22] Radford D. Spread-Spectrum Data Leap Through AC Power Wiring. IEEE Spectrum,1996
[23] Charles J Kim, Mohamed F Chouikha. Atenuation Characteristics of High Rate Home Networking PLC Signals.IEEE TRANSACTIONS ON POWER DELIVERY,2002
[24] Vines R M, Trussell H J, Gale L J,et al.Noise on Residential Power Distribution Circuits.IEEE Trans on Electromagnetic Compatibility,1984
[25] Hooijen, O. A channel model for the residential power circuit used as a digital communications medium. IEEE Transactions on Electromagn,1998
