復合耦合技術(shù)在低壓電力線(xiàn)載波通信接口電路設計中的應用

圖4 載波接收端接口電路。

　　3 接口電路的仿真試驗及分析

　　根據接口電路的電壓轉移函數，對雙口網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行計算機仿真分析。在此，重點(diǎn)分析在不同低壓電力線(xiàn)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(guò)某一頻率范圍內的頻率分量、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(gè)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(lái)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(jià)該接口電路耦合性能的一項重要指標。仿真顯示，當電力線(xiàn)電阻為2、10、20、50、70、100 Ω 時(shí)，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(xiàn)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(xiàn)阻抗的上、下限截止頻率及通頻帶。

　　從表1 和表2 的分析結果可見(jiàn):電力線(xiàn)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(xiàn)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)統計分析知，低壓電力線(xiàn)的統計阻抗一般在5 ～ 1 5 Ω之間［2］。因此，ST 7538電力線(xiàn)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。也就是說(shuō)，以82. 05 kHz 作為低壓電力線(xiàn)通信接口電路的中心頻率是合理的。用電力線(xiàn)載波芯片ST7538 其他載波頻率來(lái)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(mǎn)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(mǎn)足信號的耦合性能的同時(shí)，還兼顧對頻率選擇性的要求，從而提高了系統的抗干擾能力。

　　在電路的具體安裝和調試過(guò)程中，通過(guò)調節電感磁來(lái)調節電感量，使通頻帶達到最佳。在基于電力線(xiàn)載波芯片ST 7538 低壓電力線(xiàn)載波通信實(shí)驗中，選用82. 05 kHz 作為低壓電力線(xiàn)通信的中心頻率，設負載阻抗為5 ～ 15 Ω。試驗結果表明，能準確地實(shí)現點(diǎn)控、群控燈組( 實(shí)現數據通信);能實(shí)現語(yǔ)音信號( 信號中心頻率1 kHz ，頻率范圍0. 02 ～ 10 kHz) 的傳輸( 實(shí)現模擬通信);能實(shí)現對正弦波形信號( 頻率范圍0. 01 ～100 kHz)的傳輸(實(shí)現模擬通信)。

　　4 結語(yǔ)

　　基于“電磁耦合”與“阻容耦合”相結合的“復合耦合技術(shù)”，建立了低壓電力線(xiàn)載波通信的接口電路”的數學(xué)模型，由此設計了基于ST 7538 的低壓電力線(xiàn)載波通信的接口電路。仿真試驗結果表明: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(xiàn)通信系統。