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(xiàn)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(xiàn)存在固有的脈沖干擾；

電力線(xiàn)對載波信號造成高削減。

技術(shù)問(wèn)題未來(lái)有可能被克服，但是從目前國內寬帶網(wǎng)建設的情況來(lái)看，留給PLC的時(shí)間和空間并不寬裕。家庭智能系統的研究給PLC帶來(lái)了新的機遇。該系統以PC為核心實(shí)現家電的智能控制。因為數據僅在家庭范圍傳輸，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(guò)傳統網(wǎng)絡(luò )先連接到PC然后再控制家電方式實(shí)現。該系統中要求家電與PC通過(guò)電力線(xiàn)通信終端連接完成數據傳輸功能，該終端技術(shù)上要求能夠在電力線(xiàn)環(huán)境下穩定傳輸數據，具有較強抗干擾能力。

本文所介紹的系統通過(guò)擴頻通信技術(shù)來(lái)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，數據速率1kb/s，可實(shí)現低壓電力線(xiàn)的通信功能。

電力載波modem芯片的選擇

國外較早對電力線(xiàn)載波通信技術(shù)進(jìn)行了研究，多家公司推出了自己的電力線(xiàn)載波modem芯片。目前市場(chǎng)上先進(jìn)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(shù)、現代DSP技術(shù)、CSMA技術(shù)以及標準的CEBus協(xié)議，可以稱(chēng)為智能modem芯片，體現了modem芯片的發(fā)展趨勢。但SSCP300在國內電力線(xiàn)載波領(lǐng)域使用效果并不理想。其主要原因是該芯片是按北美地區的電網(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(shù)以及多種容錯及糾錯技術(shù)，所以目前在我國應用效果最理想。但它是Lonworks網(wǎng)絡(luò )專(zhuān)用，而且價(jià)格太高，難以在民用市場(chǎng)大規模推廣。

在該系統中我們選擇由北京智源利和微電子技術(shù)有限公司設計開(kāi)發(fā)的電力線(xiàn)載波調制芯片SC1128，該芯片專(zhuān)門(mén)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)特性的數據傳輸專(zhuān)用芯片。該芯片采用CMOS技術(shù)設計的數?；旌蠈?zhuān)用電路，應用先進(jìn)的擴頻通信技術(shù)和調制解調技術(shù)，是面向低壓電力線(xiàn)低速率通信市場(chǎng)需要的專(zhuān)用擴頻modem芯片。相對前面介紹的兩款芯片，SC1128價(jià)位較低，可以為民用市場(chǎng)所接受。由于采用了直接序列擴頻、數字信號處理、直接數字頻率合成等新技術(shù)，該芯片應用在電力線(xiàn)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(dòng)器、輸入信號放大器、工作電壓檢測器、看門(mén)狗電路、串/并接口電路，使得該芯片在多功能小型系統應用中可以降低系統的成本，提高系統的性能。其發(fā)射信號以?xún)煞N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(kāi)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(jìn)行前置放大；內置看門(mén)狗電路監視系統程序的工作狀態(tài)；內置電壓監測器可監測電源電壓的變化，并及時(shí)向系統發(fā)出報警信號；內置電子表電路（24小時(shí)制）可滿(mǎn)足不同時(shí)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據交換；采用63位擴頻碼，數據速率典型值為6.0kb/s（最大20kb/s）；捕獲門(mén)限值200～6290，由軟件設定；內置64