談低壓電力線通信的信號(hào)耦合電路設(shè)計(jì)
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了談低壓電力線通信的信號(hào)耦合電路設(shè)計(jì)范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。
摘要：載波通信對(duì)于耦合電路的設(shè)計(jì)來說相當(dāng)?shù)闹匾?，但要想運(yùn)用低壓電力線完成有效的載波通信，必須考慮一些因素，解決一系列的問題。關(guān)鍵的難題在于需要大幅度提高載波信號(hào)的傳送和加載效率以及避免電力網(wǎng)的部分工作頻號(hào)使載波通信系統(tǒng)的信號(hào)受到過度干擾。然而低壓電力線的通信情況非常復(fù)雜多變，它的通信十分不平穩(wěn)而且特別容易遭到破壞。因此，本文對(duì)低壓電力線網(wǎng)載波進(jìn)行了詳細(xì)地研究，并通過對(duì)低壓電力線狀況的分析，結(jié)合了耦合電路相關(guān)原理，成功設(shè)計(jì)了一項(xiàng)利用低壓電力線通信的信號(hào)耦合電路，使高速率傳送擁有了較低的工作衰減和較穩(wěn)定的阻抗性能。
關(guān)鍵詞：電力線載波；耦合電路；低壓
電力線載波通信是一種獨(dú)特的、基礎(chǔ)的通信途徑，早在上個(gè)世紀(jì)的20年代，電力載波通信已經(jīng)運(yùn)用于某些特定的配電網(wǎng)絡(luò)通信里。許多新興起來的數(shù)字科技，有效改善了低壓電力載波通信的安全性和實(shí)用性，這讓電力載波通信技術(shù)有了更多的市場(chǎng)應(yīng)用潛力。低壓電力線是一種應(yīng)用廣泛的信號(hào)媒介手段，利用相應(yīng)的科學(xué)技術(shù)與之相結(jié)合，能創(chuàng)造出高效益的經(jīng)濟(jì)鏈，如今受到了世界各國(guó)的高度重視。建立在低壓電力線的基礎(chǔ)上并結(jié)合成熟的耦合技術(shù)，設(shè)計(jì)出一個(gè)性能全面的信號(hào)耦合電路，對(duì)于電力線載波發(fā)展十分重要。
1低壓電力網(wǎng)載波通信的基本情況分析
1.1低壓電力線載波通信的基本原理。電力線載波通信是一項(xiàng)將可利用的電力線運(yùn)用載波途徑將相關(guān)頻率信號(hào)實(shí)行高速率傳送的科技，其系統(tǒng)里最基礎(chǔ)的作用是依據(jù)通信信道上的不同挑選出與之相應(yīng)的的調(diào)制辦法。電力線載波通信大范圍應(yīng)用于電力系統(tǒng)之內(nèi)，跟傳統(tǒng)的通信方式相對(duì)比，它并不需要其他外部的線路裝置。載波通信機(jī)能夠接往零線，或者接在相線。同相傳輸指的是正在通信的載波通信機(jī)與零線相接通，或者與同一根相線連接的情況。如果想要在兩個(gè)不一樣的變壓器中開展通信工作,可利用高壓電容將兩個(gè)電力網(wǎng)相連接在一起，這樣能打開兩個(gè)變壓器的低壓電力網(wǎng)通道路，以開始信號(hào)耦合技術(shù)的通信應(yīng)用。1.2低壓電力線載波通信的特點(diǎn)。低壓電力線載波通信擁有大量的現(xiàn)有用戶和潛在使用者，已經(jīng)成為多數(shù)人使用電力通信時(shí)的第一選擇。但是使用低壓電力線要克服其很多困難，因?yàn)樗淖杩剐阅懿粡?qiáng)，衰減狀況多變，而且含有著各種干擾噪聲。電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)信號(hào)傳送利用拓?fù)漭椛涞臉湫湍Ｊ?，可以完成一定距離內(nèi)的一對(duì)多的通信工作。因此，網(wǎng)絡(luò)通信頻率能在電力網(wǎng)上的隨意分支進(jìn)行通信傳輸，線路上的每一分點(diǎn)均可視為信號(hào)的發(fā)源點(diǎn)和接收工具。因?yàn)榉种c(diǎn)不具備阻隔效果，載波信號(hào)可順著網(wǎng)路傳送到線路上的具體節(jié)點(diǎn)。此外，外路的多重噪音也能不受任何阻攔地侵進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)信道中產(chǎn)生干擾?？梢哉f，低壓電力載波通信的復(fù)雜工作情況要比高壓輸電網(wǎng)更加難以控制，這些特點(diǎn)對(duì)載波信號(hào)的傳輸速率造成不小的沖擊，大大降低了對(duì)相關(guān)信號(hào)輸送的連續(xù)性和時(shí)效性。
2.1耦合電路的基本原理和要求。我們所說的耦合電路是一種能將各種低壓電力線路相連接，完成能量和信息傳送的連接方法，能將信號(hào)從上一級(jí)傳遞到下一級(jí)。通過分析不同種類的功能信號(hào)和電路特點(diǎn)，使用合理的耦合技術(shù)能對(duì)信號(hào)的高速有效傳遞有著非同凡響的意義。耦合性是關(guān)于程序中每個(gè)模塊間緊密聯(lián)系的度量，特別對(duì)于軟件工程中起著有相當(dāng)大的幫助，緊密聯(lián)系和維護(hù)著被耦合的對(duì)象。電力線耦合存在著兩種不同的工作衰減，一種是內(nèi)部的固有衰減，另一種是裝置的附加衰減。由于阻抗性能的不足和失效，附加衰減在耦合電路中衰減強(qiáng)度最大，耦合電路的設(shè)計(jì)要能夠全面適應(yīng)透明公開的低壓電力網(wǎng)情形，與其復(fù)雜易變的網(wǎng)絡(luò)特性相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)以少量的介入消耗就可以傳送出各種高頻信號(hào)的功能，同時(shí)避免通信終端受到不必要的電流侵入，克服與其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不相融合的不利因素，從而提高耦合的實(shí)際效果。設(shè)計(jì)時(shí)要擁有較寬的帶寬和完善的阻抗特性，能做到較小限度的工作衰減結(jié)果。為了避免瞬時(shí)現(xiàn)象，還應(yīng)設(shè)計(jì)有效的瞬時(shí)保護(hù)電路裝置。由于電網(wǎng)情況的特殊結(jié)構(gòu)以及線路阻抗的不穩(wěn)定性，嚴(yán)重阻礙了耦合電路有效作用的發(fā)揮，使耦合電路的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了巨大的壓力。最后還得考慮電路位置的選取，保證裝置的便捷性、實(shí)用性和簡(jiǎn)潔性，方便實(shí)際的操作安裝。2.2耦合電路的實(shí)際操作設(shè)計(jì)。在低壓電力線的信號(hào)傳遞系統(tǒng)里，主要存在著兩種不同的信號(hào)耦合方式，一種是電感耦合，還有一種是電容耦合。電容耦合是一種以耦合電容器為根本器件的耦合辦法，被視為一類直接的耦合裝置，它以最直接的方式將高頻載波信號(hào)注往電力網(wǎng)絡(luò)中，能從電力線上接收高頻載信號(hào)并做出響應(yīng)。這種電路簡(jiǎn)易方便，傳輸效果比電感耦合更佳，而且工作衰減量特別小。信號(hào)頻率不同的電路需要不同的耦合電容容量，若是有較高的工作頻率，且其容抗較小，那么耦合電容容量應(yīng)該取小量，反之取大量。電容耦合電路的相關(guān)運(yùn)用也很廣泛，其實(shí)只要存在著有信號(hào)輸送的電力網(wǎng)路都有機(jī)會(huì)用到電容耦合電路。變壓器和電容是融合電路的基礎(chǔ)部分，由電容和變壓器湊整成的基礎(chǔ)線圈電路，大幅度降低了低頻噪音的侵?jǐn)_，并且使高頻載波信號(hào)實(shí)現(xiàn)衰減的最小化。電阻在電路斷開時(shí)為電容打開了放電的區(qū)域，在進(jìn)行電容傳輸工作時(shí)，信號(hào)的相位會(huì)推遲，當(dāng)變壓器進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，部分高頻成分會(huì)受到損耗。所以通常情形下，弱小信號(hào)傳送時(shí)的耦合器件為電容，強(qiáng)烈信號(hào)傳送時(shí)的耦合器件是變壓器。耦合變壓器電路既有優(yōu)點(diǎn)也存在著缺點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是低頻特殊性能較差，做不到變化緩慢信號(hào)的擴(kuò)大化，并且十分笨重。其優(yōu)點(diǎn)是能夠完成阻抗的相應(yīng)變換，所以在某些放大電路應(yīng)用中受到人們的歡迎。耦合變壓器在很多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的意義，要成功完成在1~10MHz之內(nèi)寬帶信號(hào)的相應(yīng)耦合任務(wù)，耦合變壓器的相關(guān)研究和制定相當(dāng)重要，但一般的電子變壓器僅僅可以做到約30Hz到105Hz級(jí)別的信號(hào)耦合。本次電路設(shè)計(jì)中的變壓器T00運(yùn)用到了傳輸線變壓器，這是為了拓寬變壓器的工作頻率段位，并使其響應(yīng)水平和質(zhì)量得到提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高頻載波信號(hào)的耦合設(shè)計(jì)。2.3對(duì)耦合電路進(jìn)行測(cè)試。為了使電路相關(guān)數(shù)據(jù)具有更強(qiáng)的可靠性和準(zhǔn)確性，需要對(duì)耦合電路進(jìn)行必要的專業(yè)性能測(cè)試，造建出最實(shí)際化的低壓電力電源環(huán)境。在5~21MHz級(jí)頻帶之內(nèi)，曲線波動(dòng)很小，線條較為平緩，對(duì)工作衰減的制約效果較為明顯，比較符合本系統(tǒng)的寬帶耦合設(shè)計(jì)要求。
3結(jié)論
因?yàn)榇嬖谥S多不穩(wěn)定因素的影響，低壓電力線載波的效率和實(shí)用性偏低。如今配電自動(dòng)化質(zhì)量逐步提升，電力管理機(jī)器化和自動(dòng)化的技術(shù)愈發(fā)成熟和完善，因此，低壓電力線載波通信有較為良好的未來發(fā)展前景。將低壓電力線應(yīng)用于傳送用電數(shù)據(jù)等相關(guān)工作，能保證相關(guān)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性和準(zhǔn)確性，做到精確的收錄和計(jì)算，是今天國(guó)內(nèi)外共同夸贊的一個(gè)合理有效方法。本文在分析低壓電力線通信的獨(dú)特性能的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)了與低壓電力線環(huán)境相適應(yīng)的寬帶載波通信耦合電路，它不僅可以讓某些特定帶寬的信號(hào)在電源線上實(shí)現(xiàn)幾乎無失真的高質(zhì)傳輸，又可以達(dá)到相關(guān)傳輸特性的特定要求，極大地幫助了有關(guān)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆治鲅芯俊?/p>
參考文獻(xiàn)
[1]劉述鋼.低壓電力線載波通信的無源耦合電路設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2011(4)．
[2]梁秀敏.基于低壓電力線載波通信的耦合技術(shù)電路研究[J].裝備制造技術(shù)，2009(3)．
作者:張瑾 單位:國(guó)家新聞出版廣電總局2021臺(tái)
