电力载波通信电路研究(接收调制技术)
中文摘要
电力线通信是继电信,电话,无线通讯,卫星通讯之后的又一通信网｡电力线载波通信就是以电力网作为信道,实现数据传递和信息交换｡因为电源线路是每个家庭最为普通也是覆盖最为宽广的一种物理媒介,所以利用电力线实现数据通信有着很大的经济效益和应用前景｡(毕业设计网 )
由于低压范围内电力线网络的非规则性,传输距离的随意性,以及电力线上负载变化的多样性,使得干扰问题成为制约低压电力线载波通信发展和普及的主要障碍｡本课题在对低压电力线的传输特性和接收调制技术进行分析的基础上,将对电力载波通信的接收和发送电路进行设计研究,主要研究内容如下:
(1)对低压电力线的传输特性进行分析,在低压电力线上进行信号的传输,突出表现在工作环境恶劣,线路阻抗小,信号衰减强,干扰与时变性大等特点,因此,对于低压电力线载波信道特性,本文将做必要进一步具体分析:
(2)利用仿真软件EWB,对自行设计的自动增益控制放大电路(AGC)进行模拟仿真,验证其实验结果｡其目的是要完成小信号的放大,同时保证输入信号幅值过大时,放大器不会饱和失真,此级具有自动增益控制能力｡
(3)设计耦合电路,载波调频信号从电力线上可以通过耦合电路进入到解调电路,耦合电路是一个带通滤波电路,是实现将信号频带外的其他频率滤除的功能电路｡耦合电路设计的基本要求包括:将强电与弱电隔离；通过有用的载波调频信号；滤除带外干扰和噪声；能够双向传输,即能收能发｡
(4)设计发送驱动电路,并利用EWB仿真软件对其进行仿真验证｡调相信号经该级驱动后,经电容耦合,直接送入耦合电路｡
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关键词：传输特性，接收调制技术，自动增益控制，耦合电路，发送驱动电路
ELECTRICITY CARRIER COMMUNICATION
CIRCUIT
Abstract
Telecommunication, telephone, wireless conminucatian, satellite communication after another communication network. Electricity network is a power line carrier communication network as access to data transmission and information exchange. Because every family is the most ordinary power lines also is the most broad coverage of a physical media, the use of power lines for data communications have great economic benefits and application prospects.
The low voltage power-line network within the rules of non-sexual, transmission distance arbitrariness, and power line load change diversity makes low voltage power line interference issues have become carriers of the main obstacles to development and diffusion of communications. The topic of low-voltage electricity transmission line characteristics and receiving technical analysis prepared on the basis of electricity carrier will receive and send communications circuit design research, the main research reads as follows :
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(1) Characteristics of low-voltage electricity transmission line analysis, in low voltage electricity transmission line to signal that can be highlighted in the working conditions, small circuit impedance, signal attenuation strong, interference with the characteristics of degenerative large. For low-voltage power lines carrier access, which will be necessary to do further specific analysis.
(2) Use simulation software EWB, designed AGC enlarged circuits (AGC) simulation, the certification of its experimental results. The aim is to complete the small signals enlarged, while guaranteeing signal worth importing excessive, the amplifier will not saturation distortion, this class should have AGC.
(3) Design coupled circuits, carrier FM signals from the power line can be coupled circuits entered demodulate circuit, coupled with a recovery circuit is a circuit that will be achieved outside the signal band frequency filter out other functional circuits. Coupling circuit design of the basic requirements include : strong will power and weak electricity segregation; FM signals; through useful carrier outside interference and to filter out noise; To two-way transmission, which can be made collect. [版权所有：http://DOC163.com]
(4) Sent driven circuit design, and use their simulation EWB simulation software certification. PM signals, viacapacitance coupling, coupled directly into the circuit. [资料来源：http://Doc163.com]
Key words: Transmission,Receive,Agc,Drive Circuit,Coupled Circuit
课题的意义
电力线载波通信是电力系统通信专网特有的一种通信方式。它以电力线为信道，以变电站、发电厂为终端，特别适合电力调度通信的需要。而且，电力线载波通信系统具有投资少、施工期短、设备简单、通信安全、实时性好、无中继、距离长等一系列优点，目前我国110KV以上电力线载波通信电路已超过65万话路公里。
在以数字微波通信、卫星通信为主干线而覆盖全国的电力通信网络已初步形成、多种通信手段竟相发展的今天，电力线载波通信仍然是地区网、省网乃至全国网的主要通信手段之一，从理论研究，到运行实践，我们都取得了可喜的成效。
我们已经看到，电力线载波通信已经成为电力系统应用最为广泛的通信手段，当然，其缺点和不足从中也得以充分体现；加之和其它新兴通信手段共存，更显示出了其局限性。目前对电力线载波通信评价不高似乎已是比较普遍的现象。然而，仔细分析，我们可以发现，其原因也是多方面的：既有技术上的，也有管理上的；既有设备制造、工程设计施工上的，也有运行维护上的；既有客观上的，也有认识上的。
课题研究的目的
随着通信技术的不断发展,人们开始考虑使用电力线载波进行通信的方式,本文将提出一种使用基于FSK的窄带电力线载波通信方式. 这次设计的主要目的是设计相应的电力线发送驱动电路，接收耦合电路，滤波器以及自动增益控制电路系统。电力线载波通信系统分为接收通道和发送通道两部分。接收通道通过耦合电路，接收来自电力线的载波信号。信号经滤波、放大后，被送到芯片进行解扩频。发送通道则把调相信号（扩频信号）经过驱动放大，送入耦合电路，耦合到电力线上进行传输。
课题研究的技术要求
随着计算机技术的发展，计算机在科学研究上的应用越来越广泛，Electronics Work bench(简称EWB)作为科技应用软件可建立各种电路进行仿真实验。电子工作平台的器件库可为用户提供350多种常用模拟和数字器件，设计和试验时可任意调用。虚拟器件在仿真时可设定为理想模式和实用模式，有的虚拟器件还可直观显示。这篇论文中，我们将利用EWB这一软件对设计的AGC电路、发送驱动电路、耦合电路进行模拟仿真来测试验证。 [资料来源：Doc163.com]
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题的意义 1
1.2 课题研究的目的 1
1.3 课题研究的技术要求 1
第二章 电力载波通信的基本原理以及发展 2
2.1 传统的电力线载波通信原理 2
2.1.1 传统的低压电力线载波通信分析 2
2.1.2 主要数字调制解调技术的比较 2
2.2 电力载波通信技术与管理上的问题 3
2.2.1 载波频率分配使用中的问题 3
2.2.2 电力线载波机的问题 3
2.2.3 配套工程存在的问题 3
2.2.4 管理运行上的问题 4
2.3 载波通信技术的发展 4
2.3.1 扩频通信技术的发展 4
2.3.2 扩频通信的原理简介 4
2.3.3 频谱的扩展的实现和直接序列扩频 5
2.3.4 扩频通信的优点 5
第三章 低压电力线传输特性分析 6
3.1 低压电力线系统信道分析 6 [来源：http://Doc163.com]
3.1.1 低压电力线上输入阻抗的变化特性 6
3.1.2 高频信号的衰减及其变化规律 7
3.2 低压电力线传输干扰特性分析 8
3.2.1 干扰的周期性 8
3.2.2 干扰的随机性 9
3.2.3 干扰的多变性 10
3.3 低压电力线上的噪声特性 10
3.3.1 噪声分类 10
3.3.2 噪声分析 11
第四章EWB简介 12
第五章AGC电路的设计与仿真 14
5.1 AGC电路的原理简介 14
5.1.1AGC电路原理 14
5.1.2 简单的自动增益控制电路 15
5.1.3 AGC电路的分类 15
5.1.4 AGC的性能指标 16
5.2 本次设计的AGC电路 16
第六章 耦合电路的设计与仿真 21
6.1 电力线信道特性与通信模式 21
6.1.1 电力线的信道特性 21
6.1.2 通信模式和载波接口电路的分析 21
6.2 耦合电路设计的基本要求 22
6.3 本次设计的耦合电路 22
6.3.1 耦合电路的设计 22
6.3.2 滤波器的设计 23
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第七章 发送驱动电路的设计与仿真 25
7.1 国内外电力线载波调制芯片简介 25
7.1.1 我国可使用的电力线载波调制芯片: 25
7.1.2 本次研究设计的电力载波通信调制芯片 26
7.1.3 PL2101的工作原理 28
7.2 发送驱动电路的设计 28
7.2.1 接口电路的分析 28
7.2.2 发送电路的分析 29
结论 31
谢辞 32
参考文献 33
附录 34