谈低压电力线通信的信号耦合电路设计

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摘要：载波通信对于耦合电路的设计来说相当的重要，但要想运用低压电力线完成有效的载波通信，必须考虑一些因素，解决一系列的问题。关键的难题在于需要大幅度提高载波信号的传送和加载效率以及避免电力网的部分工作频号使载波通信系统的信号受到过度干扰。然而低压电力线的通信情况非常复杂多变，它的通信十分不平稳而且特别容易遭到破坏。因此，本文对低压电力线网载波进行了详细地研究，并通过对低压电力线状况的分析，结合了耦合电路相关原理，成功设计了一项利用低压电力线通信的信号耦合电路，使高速率传送拥有了较低的工作衰减和较稳定的阻抗性能。

关键词：电力线载波；耦合电路；低压

电力线载波通信是一种独特的、基础的通信途径，早在上个世纪的20年代，电力载波通信已经运用于某些特定的配电网络通信里。许多新兴起来的数字科技，有效改善了低压电力载波通信的安全性和实用性，这让电力载波通信技术有了更多的市场应用潜力。低压电力线是一种应用广泛的信号媒介手段，利用相应的科学技术与之相结合，能创造出高效益的经济链，如今受到了世界各国的高度重视。建立在低压电力线的基础上并结合成熟的耦合技术，设计出一个性能全面的信号耦合电路，对于电力线载波发展十分重要。

1低压电力网载波通信的基本情况分析

1.1低压电力线载波通信的基本原理。电力线载波通信是一项将可利用的电力线运用载波途径将相关频率信号实行高速率传送的科技，其系统里最基础的作用是依据通信信道上的不同挑选出与之相应的的调制办法。电力线载波通信大范围应用于电力系统之内，跟传统的通信方式相对比，它并不需要其他外部的线路装置。载波通信机能够接往零线，或者接在相线。同相传输指的是正在通信的载波通信机与零线相接通，或者与同一根相线连接的情况。如果想要在两个不一样的变压器中开展通信工作,可利用高压电容将两个电力网相连接在一起，这样能打开两个变压器的低压电力网通道路，以开始信号耦合技术的通信应用。1.2低压电力线载波通信的特点。低压电力线载波通信拥有大量的现有用户和潜在使用者，已经成为多数人使用电力通信时的第一选择。但是使用低压电力线要克服其很多困难，因为它的阻抗性能不强，衰减状况多变，而且含有着各种干扰噪声。电力网结构信号传送利用拓扑辐射的树型模式，可以完成一定距离内的一对多的通信工作。因此，网络通信频率能在电力网上的随意分支进行通信传输，线路上的每一分点均可视为信号的发源点和接收工具。因为分支点不具备阻隔效果，载波信号可顺着网路传送到线路上的具体节点。此外，外路的多重噪音也能不受任何阻拦地侵进通信网络信道中产生干扰。可以说，低压电力载波通信的复杂工作情况要比高压输电网更加难以控制，这些特点对载波信号的传输速率造成不小的冲击，大大降低了对相关信号输送的连续性和时效性。

2耦合电路设计

2.1耦合电路的基本原理和要求。我们所说的耦合电路是一种能将各种低压电力线路相连接，完成能量和信息传送的连接方法，能将信号从上一级传递到下一级。通过分析不同种类的功能信号和电路特点，使用合理的耦合技术能对信号的高速有效传递有着非同凡响的意义。耦合性是关于程序中每个模块间紧密联系的度量，特别对于软件工程中起着有相当大的帮助，紧密联系和维护着被耦合的对象。电力线耦合存在着两种不同的工作衰减，一种是内部的固有衰减，另一种是装置的附加衰减。由于阻抗性能的不足和失效，附加衰减在耦合电路中衰减强度最大，耦合电路的设计要能够全面适应透明公开的低压电力网情形，与其复杂易变的网络特性相协调，实现以少量的介入消耗就可以传送出各种高频信号的功能，同时避免通信终端受到不必要的电流侵入，克服与其网络结构不相融合的不利因素，从而提高耦合的实际效果。设计时要拥有较宽的带宽和完善的阻抗特性，能做到较小限度的工作衰减结果。为了避免瞬时现象，还应设计有效的瞬时保护电路装置。由于电网情况的特殊结构以及线路阻抗的不稳定性，严重阻碍了耦合电路有效作用的发挥，使耦合电路的设计产生了巨大的压力。最后还得考虑电路位置的选取，保证装置的便捷性、实用性和简洁性，方便实际的操作安装。2.2耦合电路的实际操作设计。在低压电力线的信号传递系统里，主要存在着两种不同的信号耦合方式，一种是电感耦合，还有一种是电容耦合。电容耦合是一种以耦合电容器为根本器件的耦合办法，被视为一类直接的耦合装置，它以最直接的方式将高频载波信号注往电力网络中，能从电力线上接收高频载信号并做出响应。这种电路简易方便，传输效果比电感耦合更佳，而且工作衰减量特别小。信号频率不同的电路需要不同的耦合电容容量，若是有较高的工作频率，且其容抗较小，那么耦合电容容量应该取小量，反之取大量。电容耦合电路的相关运用也很广泛，其实只要存在着有信号输送的电力网路都有机会用到电容耦合电路。变压器和电容是融合电路的基础部分，由电容和变压器凑整成的基础线圈电路，大幅度降低了低频噪音的侵扰，并且使高频载波信号实现衰减的最小化。电阻在电路断开时为电容打开了放电的区域，在进行电容传输工作时，信号的相位会推迟，当变压器进行传输的时候，部分高频成分会受到损耗。所以通常情形下，弱小信号传送时的耦合器件为电容，强烈信号传送时的耦合器件是变压器。耦合变压器电路既有优点也存在着缺点。它的缺点是低频特殊性能较差，做不到变化缓慢信号的扩大化，并且十分笨重。其优点是能够完成阻抗的相应变换，所以在某些放大电路应用中受到人们的欢迎。耦合变压器在很多领域发挥着重要的意义，要成功完成在1~10MHz之内宽带信号的相应耦合任务，耦合变压器的相关研究和制定相当重要，但一般的电子变压器仅仅可以做到约30Hz到105Hz级别的信号耦合。本次电路设计中的变压器T00运用到了传输线变压器，这是为了拓宽变压器的工作频率段位，并使其响应水平和质量得到提升，进而实现高频载波信号的耦合设计。2.3对耦合电路进行测试。为了使电路相关数据具有更强的可靠性和准确性，需要对耦合电路进行必要的专业性能测试，造建出最实际化的低压电力电源环境。在5~21MHz级频带之内，曲线波动很小，线条较为平缓，对工作衰减的制约效果较为明显，比较符合本系统的宽带耦合设计要求。

3结论

因为存在着许多不稳定因素的影响，低压电力线载波的效率和实用性偏低。如今配电自动化质量逐步提升，电力管理机器化和自动化的技术愈发成熟和完善，因此，低压电力线载波通信有较为良好的未来发展前景。将低压电力线应用于传送用电数据等相关工作，能保证相关数据的真实性、可靠性和准确性，做到精确的收录和计算，是今天国内外共同夸赞的一个合理有效方法。本文在分析低压电力线通信的独特性能的基础上，研究设计了与低压电力线环境相适应的宽带载波通信耦合电路，它不仅可以让某些特定带宽的信号在电源线上实现几乎无失真的高质传输，又可以达到相关传输特性的特定要求，极大地帮助了有关多点网络传输的分析研究。

参考文献

[1]刘述钢.低压电力线载波通信的无源耦合电路设计[J].电子技术应用，2011(4)．

[2]梁秀敏.基于低压电力线载波通信的耦合技术电路研究[J].装备制造技术，2009(3)．

作者:张瑾 单位:国家新闻出版广电总局2021台