電力載波通信電路文獻(xiàn)綜述

1、<p><b>　　電力載波通信電路</b></p><p><b>　　1 課題研究的意義</b></p><p>　　1.1 電力載波通信的意義</p><p>　　電力線載波通信是電力系統(tǒng)通信專網(wǎng)特有的一種通信方式。它以電力線為信道，以變電站，發(fā)電廠為終端，特別適合于電力調(diào)度通信的需要，而且電力線載波通信系

2、統(tǒng)具有投資少，施工期短，設(shè)備簡單，通信安全，實(shí)時(shí)性好，無中繼，距離長等一系列優(yōu)點(diǎn)。目前我國110KV以上電力線載波通信電路已超過65萬話路公里[4]。</p><p>　　1.2 電力載波通信的發(fā)展前景</p><p>　　在以數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信為主干線的覆蓋全國的電力通信網(wǎng)絡(luò)已初步形成、多種通信手段竟相發(fā)展的今天，電力線載波通信仍然是地區(qū)網(wǎng)、省網(wǎng)乃至網(wǎng)局網(wǎng)的主要通信手段之一，仍是電力

3、系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)域最廣泛的通信方式，仍是電力通信網(wǎng)的重要的基本通信手段。從理論研究，到運(yùn)行實(shí)踐，我們都取得了可喜的成效。 (1) 電力線載波無論是在所具有的規(guī)模范圍、裝機(jī)數(shù)量還是在從事人員數(shù)量上，都是空前的。在應(yīng)用上，上至500KV線路，下至35KV乃至10KV線路，都開通了電力線載波機(jī)。到“八五”初期，全國110KV及以上電力線載波話路公里數(shù)目前已達(dá)65萬。電力線載波名附其實(shí)地成為電力系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的通信手段?！　?2

4、) 電力線載波通信綜合業(yè)務(wù)能力有了很大的發(fā)展，由過去單獨(dú)的調(diào)度電話業(yè)務(wù)發(fā)展到為開放電話、遠(yuǎn)動(dòng)、傳真、保護(hù)、計(jì)算機(jī)信息等綜合業(yè)務(wù)。如葛－滬±500KV直流輸電系統(tǒng)中，兩換流站的運(yùn)行數(shù)據(jù)的控制信息通過長達(dá)1053Km的載波電路傳送，實(shí)現(xiàn)了兩站間的相互自動(dòng)控制?！　?3) 載波技術(shù)裝備水平有了很大提高，從五六十年代雙邊帶電子管ZDD-I/2、ZS-3等發(fā)展到今天的ESB500、ZDD-27/36等全集成<

5、/p><p><b>　　2 課題設(shè)計(jì)的主題</b></p><p>　　這次設(shè)計(jì)的主要目的是設(shè)計(jì)相應(yīng)的電力線發(fā)送，接收耦合電路，濾波器以及自動(dòng)增益控制電路系統(tǒng)。電力線載波通信系統(tǒng)分為接收通道和發(fā)送通道兩部分。接收通道通過耦合電路，接收來自電力線的載波信號(hào)。信號(hào)經(jīng)濾波、放大后，被送到芯片進(jìn)行解擴(kuò)頻。發(fā)送通道則把調(diào)相信號(hào)（擴(kuò)頻信號(hào)）經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大，送入耦合電路，耦合到電力線上

6、。</p><p>　　2.1 載波頻率分配使用中的問題</p><p>　　我國電力線載波頻率使用范圍為40～500KHZ，載波頻帶帶寬為4KHZ，所以在整個(gè)載波頻率范圍內(nèi)只能不重復(fù)安排57套載波機(jī)；而我們要使用的載波機(jī)要遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)目。實(shí)際上，即使在這個(gè)頻段內(nèi)的頻率，要完全利用也非常困難。在低頻段，存在著阻波器制作上的困難；高頻段，易受廣播信號(hào)的干擾，而且還要考慮線路對(duì)信號(hào)衰減的不均勻

7、性等因素。而我們?cè)趯?duì)這有限的頻率安排使用上，可以說不少地方做得并不好，造成了一方面是頻譜緊張，一方面又浪費(fèi)頻率資源。　　(1) 在頻率的安排上,有些地區(qū)安排頻率帶有很大的隨意性，沒有長遠(yuǎn)的計(jì)劃，以致于干擾嚴(yán)重，不斷改頻；有些則只注意本地區(qū)頻率規(guī)劃，結(jié)果即影響了別人，又影響了自己。甚至一些上級(jí)頻率主管部門，對(duì)頻率的管理也不夠重視，在分配頻率時(shí)也沒有嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)的方法?！　?2) 沒有全局觀念、統(tǒng)籌意識(shí)，

8、往往就事論事，就頻率考慮頻率。如現(xiàn)在比較普遍的情況是高頻保護(hù)占據(jù)單獨(dú)一相(A相)；如果改為與載波復(fù)用，則可節(jié)省下保護(hù)占用的頻帶。再有，現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，通道占用多，利用率低，如改組成調(diào)度程控交換網(wǎng)，也可節(jié)省通道，并能達(dá)到靈活、可靠的效果[6]、[7</p><p>　　隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外開始考慮使用基于FSK的窄帶電力線載波通信方式，并開發(fā)了一個(gè)在此原理上的雙機(jī)串行演示系統(tǒng)。FSK的

9、抗干擾性和抗衰減性，使通信能順利進(jìn)行。這次設(shè)計(jì)主要針對(duì)電力線模型中的干擾特性和衰減特性，討論電力線衰減特性的測(cè)試方法，尋求克服衰減和干擾的幾種途徑[3]。</p><p>　　2.2 耦合電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　耦合電路的設(shè)計(jì)目的是為了利用電力線實(shí)現(xiàn)可靠的載波通信，其分析與設(shè)計(jì)是問題的關(guān)鍵。其難點(diǎn)在于：一方面，要求載波信號(hào)的加載效率高；另一方面，要求電力網(wǎng)50Hz的工頻信號(hào)不能給載

10、波通信系統(tǒng)帶來太大的干擾。設(shè)計(jì)了一個(gè)能有效減小低壓電力線的低阻抗影響的功率匹配和增益平衡電路，用來將信號(hào)耦合到電力線上，其傳輸頻帶為0.1MHz-30.0MHz。該設(shè)計(jì)的首要目的是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的最大功率傳輸。該電路在設(shè)計(jì)須考慮220V線路側(cè)的阻抗特性，T100為信號(hào)耦合變壓器，220V線路側(cè)阻抗一般取30歐左右。然后確定線圈初級(jí)的匝數(shù)比或阻抗比。最后設(shè)計(jì)功率放大器的輸出匹配電阻。</p><p>　　輸入通道應(yīng)接

11、一個(gè)浪涌保護(hù)二極管5KP18C，經(jīng)電阻隔離后接二極管箝位電路輸出給前級(jí)濾波電路。由于電力線上負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，電力線會(huì)產(chǎn)生較大噪聲甚至幅值很大的尖峰脈沖，該脈沖經(jīng)耦合后，會(huì)給后級(jí)電路帶來較大危害。因此加入一個(gè)浪涌保護(hù)二極管后，可以很好的濾除這種噪聲，保護(hù)后級(jí)電路[5]。</p><p>　　濾波器的功能是將耦合電路送來的載波信號(hào)做濾波處理，在濾除帶外雜波信號(hào)的同時(shí)，保證前后級(jí)的阻抗匹配，以達(dá)到順利傳遞本級(jí)信號(hào)的目的

12、。由于主晶振的工作頻率不同，載頻也不同；調(diào)制的周波數(shù)不同時(shí)，帶寬也不同。因此設(shè)計(jì)濾波器的時(shí)候，必須考慮系統(tǒng)工作的實(shí)際參數(shù)[7]。</p><p>　　2.3 AGC的設(shè)計(jì)</p><p>　　自動(dòng)增益控制電路習(xí)慣上稱為AGC.對(duì)于接收機(jī)來說,收到的外來信號(hào)場強(qiáng)并非恒定不變,為了保證接收機(jī)終端得到相同的電壓,通常采用改變放大器增益來實(shí)現(xiàn).AGC電路就能夠在信號(hào)場強(qiáng)變化情況下,保證接收機(jī)的輸出

13、電壓基本不變。AGC電路的作用是,當(dāng)輸出信號(hào)電壓變化很大時(shí),保持接收機(jī)輸出電壓幾乎不變。高頻放大器和中頻放大器是直接受控的增益可控的放大器.高頻放大器和中頻放大器是AGC控制環(huán)路的對(duì)象.檢波器,低通濾波器和直流放大器組成反饋控制器。</p><p>　　為了將濾波器輸出的mV級(jí)信號(hào)放大40dB左右，需要特別注意的是小信號(hào)的不失真放大。由于系統(tǒng)輸出的信號(hào)問DPSK調(diào)制信號(hào)，因此前后碼元的相對(duì)相位信息不能出錯(cuò)。因此需

14、保證放大器不會(huì)因飽和失真導(dǎo)致前后碼元相對(duì)相位錯(cuò)位。AGC主要完成小信號(hào)的放大，需額外注意電路本身的噪聲干擾不能過大。同時(shí)為了保證輸入信號(hào)幅值過大時(shí)，放大器不會(huì)飽和失真，此級(jí)應(yīng)該具有自動(dòng)增益控制能力[3]。</p><p>　　3 EWB的使用介紹</p><p>　　EWB的使用，Electronics Work bench(簡稱EWB)，中文又稱電子工程師仿真工作室。該軟件是加拿大交換圖

15、像技術(shù)有限公司在90年代初推出的EDA軟件。而在國內(nèi)應(yīng)用EWB軟件，卻是近幾年的事。目前應(yīng)用較普遍的EWB軟件是在Windows95/98環(huán)境下工作的Electronics Work bench5.12(簡稱EWB5.12)，該公司近期又推出了最新電子電路設(shè)計(jì)仿真軟件EWB6.0版本。</p><p>　　在眾多的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)上的電路模擬EDA軟件中，EWB5.12軟件就像一個(gè)方便的實(shí)驗(yàn)室。相對(duì)其它EDA軟件而言

16、，它是一個(gè)只有幾兆的小巧EDA軟件。而且功能也較單一、似乎不太可能成為主流的EDA軟件形象，也就是用于進(jìn)行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真。</p><p>　　電子工作平臺(tái)的設(shè)計(jì)試驗(yàn)工作區(qū)好像一塊"面包板"，在上面可建立各種電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。電子工作平臺(tái)的器件庫可為用戶提供350多種常用模擬和數(shù)字器件， 設(shè)計(jì)和試驗(yàn)時(shí)可任意調(diào)用。虛擬器件在仿真時(shí)可設(shè)定為理想模式和實(shí)模式，有的虛擬器件還可直觀顯示，

17、如發(fā)光二極管可以發(fā)出紅綠藍(lán)光，邏輯探頭像邏輯筆那樣可直接顯示電路節(jié)點(diǎn)的高低電平，繼電器和開關(guān)的觸點(diǎn)可以分合動(dòng)作，熔斷器可以燒斷，燈泡可以燒毀，蜂鳴器可以發(fā)出不同音調(diào)的聲音，電位器的觸點(diǎn)可以按比例移動(dòng)改變阻值。電子工作平臺(tái)的虛擬儀器庫存放著數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、數(shù)字萬用表、雙通道 1000MHz 數(shù)字存儲(chǔ)示波器、999MHz數(shù)字函數(shù)發(fā)生器、可直接顯示電路頻率響應(yīng)的波特圖儀、16路數(shù)字信號(hào)邏輯分析儀、16位數(shù)字信號(hào)發(fā)生器等，這些虛擬儀器隨

18、時(shí)可以拖放到工作區(qū)對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，并直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形。電子工作平臺(tái)還具有強(qiáng)大的分析功能， 可進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析， 暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析，高版本的EWB還可以進(jìn)行傅立葉變換分析、噪聲及失真度分析、零極點(diǎn)和蒙特卡羅等多項(xiàng)分析[12]。</p><p><b>　　4 總結(jié)</b></p><p>　　綜上所述，這次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)相應(yīng)的電力線發(fā)送、接收耦合電路及自動(dòng)增益放大電

19、路。利用EDA仿真工具測(cè)試驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案。以上的文獻(xiàn)綜述也是基于此而論述的，對(duì)于這次設(shè)計(jì)的完成有具體的參考作用。</p><p><b>　　5 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王贊基，郭靜波，等.電力線擴(kuò)頻載波通信技術(shù)及其應(yīng)用.哈爾濱工業(yè)出版社，2000年4月</p><p>　　[2] 陸春榮.通信原理與技術(shù).上海大學(xué)出版社，1

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