CN102447494A - 一种用于多载波通信的宽频带耦合电路 - Google Patents

一种用于多载波通信的宽频带耦合电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于多载波通信的宽频带耦合电路，包括耦合变压器、LC串联谐振电路，所述LC串联谐振电路与用于将待传输的带通信号放大的功率放大器输出端连接，所述耦合变压器的初级端与所述LC串联谐振电路的电容并联以获取经放大的带通信号，所述耦合变压器的次级端连接交流输电线。本发明的用于多载波通信的宽频带耦合电路满足多载波频点电力线载波通讯系统中所有频点的带通信号的顺利传输，并且其幅频特性平坦；对低频噪声信号起到很好的衰减作用；同时在发生浪涌时提供泄放回路保护。

Description

一种用于多载波通信的宽频带耦合电路
技术领域
本发明涉及一种耦合电路，尤其是一种用于多载波通讯系统中的宽频带的耦合电路。
背景技术
目前，常用的电力线载波通讯系统一般都是不同调制方式下的单频点载波信号传输，由于电网上各种电力线负载和电力设备随机的接入切出的变化造成了复杂多变的电力线信道特征，对单载波电力线信号通讯而言，当电力线上干扰的频率与发送的载波信号频率相同或者相近时会严重影响电力线载波通信的成功率。与单频点载波电力线通讯相适应的耦合电路是一个通带很窄的带通滤波器，其将谐振点设置在载波信号频点，只通过选定的载波信号，衰减其他频率信号，因此这样的耦合电路不实用于宽带信号。因此，多载波电力线通讯系统被越来越广泛地应用。多载波电力线通讯系统使用多个相距较远的载波频点发送和接收数据，当某载波频点被严重干扰时自动跳频切换到其他载波频点进行通讯，其优点是提高了通讯的成功率。多载波频点电力线载波通讯系统要求有一个宽带的耦合电路以满足在所有载波频点的幅频特性平坦，由于电力线载波通讯的信号衰减主要来自耦合衰减和信道衰减，耦合电路是电力线载波传输系统中很重要的环节，高耦合效率和高带宽对通讯性能的提高至关重要。
发明内容
为了解决上述技术间题，本发明的目的在于提供一种用于多载波通信的宽频带耦合电路，以满足多载波频点电力线载波通讯系统中所有频点的带通信号的顺利传输，并且其幅频特性平坦。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于多载波通信的宽频带耦合电路，包括耦合变压器、LC串联谐振电路，所述LC串联谐振电路与用于将待传输的带通信号放大的功率放大器输出端连接，所述耦合变压器的初级端与所述LC串联谐振电路的电容并联以获取经放大的带通信号，所述耦合变压器的次级端连接交流输电线。
作为优选，所述LC串联谐振电路的电感值为8.2μH，电容值为50nF。
作为优选，还包括用于隔离所述功率放大器和所述耦合变压器的第一耦合电容、用于隔离所述耦合变压器和交流输电线的第二耦合电容，所述第一耦合电容与所述耦合变压器的初级端串联，所述第二耦合电容与所述耦合变压器的次级端串联。
作为优选，所述第一耦合电容的电容值为0.47μF，所述第二耦合电容的电容值为1μF。
作为优选，还包括与所述耦合变压器的次级端并联的压敏电阻。
作为优选，所述压敏电阻的阻值为470KΩ。
作为优选，所述耦合变压器的线圈电感值为50到100μH，其匝数比为1∶1。
与现有技术相比，本发明的用于多载波通信的宽频带耦合电路的有益效果在于：
1、通过设置LC串联谐振电路，增加谐振点以拓宽通带带宽，从而满足多载波频点电力线载波通讯系统中所有频点的带通信号的顺利传输，并且其幅频特性平坦；
2、通过设置第一耦合电容和第二耦合电容，一方面起到电气隔离的作用，另一方面利用电容耦合机理构成一个高通滤波器，对低频噪声信号起到衰减作用；
3、通过设置压敏电阻，用于在发生浪涌时提供泄放回路保护。
附图说明
图1为本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的电路结构示意图；
图2为本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的原理示意图；
图3为去除了本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路中LC串联谐振电路的幅频响应曲线；
图4为本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的幅频响应曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的电路结构示意图，图2为本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的原理示意图。如图1和图2所示，本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路，包括耦合变压器T1、由电容C3和电感L3串联组成的LC串联谐振电路，LC串联谐振电路与用于将带通信号放大的功率放大器输出端连接，耦合变压器T1的初级端与LC串联谐振电路的电容C3并联以获取带通信号，耦合变压器的次级端连接交流输电线。其中，交流输电线可以选取图中所示市电的交流220V电力线，电阻R3和电容C4视为电力线上的负载简化等效模型。功率放大器将来自于前端的多载波带通信号放大后通过耦电路耦合到220V电力线上。作为本实施例的一种优选方案，LC串联谐振电路的电感L3的电感值为8.2μH，电容C3的电容值为50nF。
作为改进，本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路，还包括用于隔离功率放大器和耦合变压器T1的第一耦合电容C1、用于隔离耦合变压器T1和交流输电线的第二耦合电容C2，第一耦合电容C1与耦合变压器的初级端串联，第二耦合电容C2与耦合变压器T1的次级端串联。作为优选方案，第一耦合电容C1的电容值为0.47μF，第二耦合电容C2的电容值为1μF。
作为进一步改进，本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路，还包括与耦合变压器T1的次级端并联的压敏电阻。如图1和图2所示，压敏电阻可以由压敏电阻R1和压敏电阻R2串联组成，用于当耦合变压器T1的次级端发生浪涌时，对本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路提供泄放回路保护电路，其阻值优选为470KΩ。
作为另一种改进，本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的耦合变压器T1的线圈电感值为50到100μH，采用磁导率较大的材料作为磁芯并且用紧密耦合方式缠绕线圈，以得到适合通信传输的耦合系数k，其匝数比为1∶1。
图3为去除了本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路中LC串联谐振电路的幅频响应曲线，图4为本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的幅频响应曲线。以下通过图3和图4的幅频响应曲线具体说明本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路的通带带宽。结合上述的电路结构说明，本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路利用第一耦合电容C1(0.47μF)和第二耦合电容C2(1μF)的电容耦合机理实现一个高通滤波器。由于多载波频点中，最低的载波频率也在130KHz左右，第一耦合电容C1和第二耦合电容C2不但可以对频率在100Hz以下的电力线信号有很大的衰减，还有效地将低压电路与高压电路隔离开。对比图3和图4的幅频响应曲线可以看出，LC串联谐振电路的电感L3(8.2μH)和电容C3(50nF)引入的理论谐振点通过公式
Figure BDA0000128082400000041
计算得出，实际仿真的谐振点在380KHz附近，从而使得本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路系统的幅频响应转角频率ω从原来的137KHz增加到383KHz。从图4可以看出，本发明的实施例的用于多载波通信的宽频带耦合电路在100KHz到350KHz频带内幅频响应特性平坦，满足了多载波顺利传输。
与现有技术中的电力线载波通讯系统的耦合电路相比，本发明的用于多载波通信的宽频带耦合电路，满足多载波频点电力线载波通讯系统中所有频点的带通信号的顺利传输，并且其幅频特性平坦；对低频噪声信号起到很好的衰减作用；同时在发生浪涌时提供泄放回路保护。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于多载波通信的宽频带耦合电路，其特征在于，包括耦合变压器、LC串联谐振电路，所述LC串联谐振电路与用于将待传输的带通信号放大的功率放大器输出端连接，所述耦合变压器的初级端与所述LC串联谐振电路的电容并联以获取经放大的带通信号，所述耦合变压器的次级端连接交流输电线。
2.根据权利要求1所述的用于多载波通信的宽频带耦合电路，其特征在于，所述LC串联谐振电路的电感值为8.2μH，电容值为50nF。
3.根据权利要求1或2所述的用于多载波通信的宽频带耦合电路，其特征在于，还包括用于隔离所述功率放大器和所述耦合变压器的第一耦合电容、用于隔离所述耦合变压器和交流输电线的第二耦合电容，所述第一耦合电容与所述耦合变压器的初级端串联，所述第二耦合电容与所述耦合变压器的次级端串联。
4.根据权利要求3所述的用于多载波通信的宽频带耦合电路，其特征在于，所述第一耦合电容的电容值为0.47μF，所述第二耦合电容的电容值为1μF。
5.根据权利要求1或2所述的用于多载波通信的宽频带耦合电路，其特征在于，还包括与所述耦合变压器的次级端并联的压敏电阻。
6.根据权利要求5所述的用于多载波通信的宽频带耦合电路，其特征在于，所述压敏电阻的阻值为470KΩ。
7.根据权利要求1所述的用于多载波通信的宽频带耦合电路，其特征在于，所述耦合变压器的线圈电感值为50到100μH，其匝数比为1∶1。
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