电力线载波通信模块设计

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1、电力线载波通信模块设计

2、第1内容加载中...lunouseg(this)">图1通用通信模块框图500)this.style.ouseg(this)">图2电力线接口图500)this.style.ouseg(this)">图3电力线接口电路500)this.style.ouseg(this)">图4两总线通信电路500)this.style.ouseg(this)">图5　　电力线载波通信模块设计

3、第1内容加载中...lunouseg(this)">图1通用通信模块框图500)this.style.o

4、useg(this)">图2电力线接口图500)this.style.ouseg(this)">图3电力线接口电路500)this.style.ouseg(this)">图4两总线通信电路500)this.style.ouseg(this)">图5接收和载波发射波形通信模块电力线接口电路设计国外很早对电力线载波通讯技术进行了研究，多家公司推出了自己的电力线载波modem芯片，并制定了电力线载波适用频率范围的标准。目前有针对北美地区电网(480Y/277V，208Y/120Vac)的标准频率范围100KH

5、z-450KHz和针对欧洲地区电网(400Y/230Vac)的标准频率范围9KHz-150KHz。各家公司在标准频率范围下，针对本地区电网特点，采用各种特定专有技术，设计出各己的电力线载波modem芯片。由于国外电力线载波modem芯片是针对本地区电网特性、电网结构，且一般是针对家庭内部自动化而设计，在国内使用都难尽人意。目前，有一、两款电力线载波modem芯片在一定应用领域可勉强使用。本系统采用ST7536作为电力载波通信的调制解调器。ST7536是STMicroelectronics公司专为电力线载

6、波通讯而设计的modem芯片。它除有一般modem芯片的信号调制解调功能外，还针对电力线应用加入了许多特别的信号处理手段。目前，在国内电力线载波通信领域应用广泛，只是各公司应用水平不同。ST7536调制解调技术是较落后的FSK方式，它最高波特率只能达到1200bps。另外它无CSMA(网络载波侦听)功能，这些限制了它的应用。目前，根据国内电网的实际情况，在电力线载波通信领域，ST7536是较适合的modem芯片。从ST7536输出的信号幅度小、驱动能力弱而且还有各种谐波，因此必须经过放大和滤波，然后才能

7、通过耦合电路将信号调制到电力线上。耦合电路将高压和低压隔离，以防止高压击穿通信电路。同样，从电力线来的载波信号又要由ST7536接收，而电力线上的干扰信号很不确定且非常复杂，所以需要一个带通滤波器，通过67.2kHz~87.5kHz之间的信号(本系统采用72kHz载频)，经过预放大后再送到ST7536的接收端。电路的框图如图2所示。其中框图左端包括来自ST7536的ATO和RAI及RX/TX,RX/TX是数字信号，控制收发转换。ATO是ST7536的发送输出，它和电力线接口的发送输入相连。模拟发送输出由

8、自动等级控制输入电路来调整。最大输出电压的峰-峰值是6.5V。RAI是ST7536的接收模拟输入。它和电力线接口的接收输出相连，最大输入电压的均方根值是2V。接收灵敏度的均方根值在信道1和信道2(600baud)上是2mV；在信道3和信道4(1200baud)上是3mV。本系统采用后者。电力线发射与接收电路电力线接口电路如图3所示。通过数字信号RX/TX控制三极管的开关状态，给发射电路提供直流电源，当RX/TX为高电平时，电路处于关状态，当RX/TX为低电平时，电路处于通状态，ST7536的ATO信号通

9、过滤波放大后，被耦合到电力线上。这样，只有当电路处于载波发射时，系统的功耗才达到极大值。在发送模式下，电力线接口把来自ST7536芯片ATO的发送信号进行放大和滤波。缓冲区的作用是保护ST7536，并且驱动电力线接口中的下一个部件。低通滤波器(LPF)的作用是抑制谐波。滤波后的信号被送入功率放大器，功率放大器通过转换器来驱动阻抗为1~100Ω的电力线。此外，放大器也进行频段滤波，抑制发送信号的二次谐波。在接收模式下，转换器从电力线上取得信号，在预放大器中进行放大，再送给ST7536的接收输入RAI。这种

10、模式下，使RX/TX为高电平。通过该电路可以在电力线上达到1200m~1500m的有效通信距离，如果再利用本系统的软件设计实现中继功能更将加强电力线的实际通信距离。耦合电路及其保护措施图3中RY1为压敏电阻，它可以使尖峰脉冲短路，以防止高压对电路的损害，耦合变压器TR1实现高压与低压的隔离。因为载波的频率比较高，远远大于电网的频率，这样就使载波信号畅通无阻，而且能够隔离高压。电容C37阻断低频高压，防止变压器饱和；电阻R37取值比较大，作用