基于復(fù)合耦合技術(shù)的低壓電力線載波通信接口電路設(shè)計(jì)

　　根據(jù)接口電路的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)，對(duì)雙口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析。在此，重點(diǎn)分析在不同低壓電力線阻抗條件下帶通濾波器的通頻帶，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(xiàng)重要指標(biāo)。仿真顯示，當(dāng)電力線電阻為2、10、20、50、70、100Ω時(shí)，幅頻特性情況如表1和表2所示。

　　對(duì)50Hz/220V強(qiáng)電的相對(duì)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(hào)幅度=1V。

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(duì)信號(hào)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(duì)信號(hào)的耦合性能就越差，但選擇性好。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析知，低壓電力線的統(tǒng)計(jì)阻抗一般在5～15Ω之間［2］。因此，ST7538電力線載波芯片所使用的60～132.5kHz的載波信號(hào)均在通頻帶(衰減小于3dB)范圍內(nèi)。也就是說，以82.05kHz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(hào)，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(hào)的耦合性能的同時(shí)，還兼顧對(duì)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(dá)到最佳。在基于電力線載波芯片ST7538低壓電力線載波通信實(shí)驗(yàn)中，選用82.05kHz作為低壓電力線通信的中心頻率，設(shè)負(fù)載阻抗為5～15Ω。試驗(yàn)結(jié)果表明，能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)控、群控?zé)艚M(實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信);能實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)(信號(hào)中心頻率1kHz，頻率范圍0.02～10kHz)的傳輸(實(shí)現(xiàn)模擬通信);能實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦波形信號(hào)(頻率范圍0.01～100kHz)的傳輸(實(shí)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(fù)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(xué)模型，由此設(shè)計(jì)了基于ST7538的低壓電力線載波通信的接口電路。仿真試驗(yàn)結(jié)果表明:該接口電路既有較高的載波信號(hào)加載效率，較好的幅頻特性，又能完全地隔離電力網(wǎng)50Hz的工頻信號(hào)，且接口電路的通用性強(qiáng)，故可廣泛應(yīng)用于低壓電力線通信系統(tǒng)。