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信号在电力线上传输应用中特性的研究 摘要：随着电子技术和网络技术的发展，运用电力线作为载体进行信号传输受到人们越 来越多的重视，得到了越来越广泛的应用。在电力载波技术的应用中，信号干扰和衰减是影 响信号传输的重要原因。首先介绍了应用电力线传输信号的意义、原理和干扰信号的来源， 分析了用电力线传输信号的一些特点，给出了测量信号衰减的方法，并对实验结果进行了分 析，然后提出了抗干扰和抗衰减的方案设计，并对信号干扰和衰减的特性进行了分析和总结， 对用电力载波方式进行传输信号的应用具有很好的参考和实用价值。 关键词：电力线；载波；信号干扰；信号衰减；放大电路 1 1 11引言 电力载波技术，是指利用电力线传输数据和话音、图像信号的一种通信技术方式，他是 将低压控制信号加载到电力线上传送到电力网的各个位置，合理地利用了电力线的网络资 源。以前该技术只作为长距离调度的通信手段，随着信息技术的飞速发展，利用220V 低压 电力线传输高速数据的价值越来越为人们所重视，因为他具有不用布线、覆盖范围广、连接 方便、功能灵活、安装便捷、扩展容易的显著特点，被认为是提供“最后一公里”解决方案最 具竞争力的技术之一。 当前，随着我国电子技术和网络技术的发展，很多电力线载波专用芯片的传输速率也越 来越高，以电力线作为载体通过电力载波技术进行通信的例子越来越多，如载波电话、家庭 智能控制、小区物业管理、安防报警等等。在我国很多地方已经可以通过电力线上Internet 网并取得了良好的效果，预计在未来数年，随着技术的发展，使用者可以通过电力连线，轻 松地将计算机、各种电子装置、安全系统和家电串连成家庭网络。 低压电力线载波通信的基本原理框图如图1所示。 然而一些基于电力载波技术开发的产品并不能大面积地推广，主要原因是其抗干扰性能 差和电网噪声比较大。这是由于我国的电网波动较大，同时接入的干扰噪声较多并且没有进 行较好的抑制。电力线上的高削减、高噪声、高变形使得电力线成为一个不理想的通信媒介。 2 2 22干扰来源分析和电力线通信特点 电力线是给用电设备传送电能的，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许 多限制。首先配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变 压器区域内传送。同时三相电力线间有很大信号损失（10~30dB）。通讯距离很近时，不同 相间可能会收到信号。但是一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。 低压电力线一般由铜或其他电的良导体加工而成，其本身的阻抗很小。因此，电力线本 身的阻抗并不是产生干扰的主要原因。从技术角度而言，利用电力线作为传输媒介，主要存 在着以下几个干扰因素。 电力线存在本身固有的脉冲干扰，脉冲噪声是电力线上最大的噪声源目前使用的交流电 有50Hz 和60Hz，则周期为20ms 和16.7 ms。在每一交流周期中，出现两次峰值，两次 峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上固有的100 Hz 或120 Hz脉冲干扰，噪声具有突变、 高能和覆盖频率范围广的特点，对载波信号影响很大，不仅会造成信号误码率升高，而且可 能使接收设备内部产生自干扰，严重影响整个系统的工作。 信号衰减和阻抗变化电力线对载波信号造成高削减，低压电力网载波信号的衰减通常很 大，可达60dB 以上，而且衰减值要受到电力网上负载变化的影响，随着信号频率而变化。 如冰箱的启动使得电力线阻抗可从0.1Ω变到100Ω，信号衰减从55 dB 到100 dB。 持续谐波干扰电力线上接有各种各样的用电设备，阻性的、感性的、容性的，有大功率 的、小功率的。各种用电设备经常频繁开闭，就会给电力线上带来各种噪声干扰。如开关电 源产生的主谐波频率在50kHz 以上，处于载波信号的频率范围。特别随着家用微机的普及， 大量的劣质开关电源使得电网受到严重污染。 电力线引起数据信号变形电力线是一个分布参数的网络，不同地点对数据信号影响不一 样，同时电力线时刻都在动态变化，不同时间对数据信号影响也不一样，这就使发出的数据 信号经过电力线后，接收到的信号是严重变形、参差不齐的信号。 综上所述，电力线并不是一个理想的通信媒介，但由于现代化通讯技术的发展，使电力 线载波通讯成为现实，其中数据信号的信噪比决定了传输距离的远近。电力线载波通讯的关 键就是采用功能强大的电力线载波专用Modem 芯片并对干扰信号采取抗干扰和滤波措施。 3 3 33信号衰减分析 低压电力线上的信号衰减特性和干扰特性非常复杂，而且