CN104242991B - 一种超宽带电力线载波通信阻断器结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，采用电力线载波通信干扰电路在载波通信电力线上随机或定时耦合调制固定或非固定频率载波干扰信号干扰正常电力线载波通信，使电力线载波通信接收端无法正常和正确接收电力线载波通信信息；或/和采用分频段多级滤波对低频到－高频－超高频范围内电力线载波信号进行有效滤波，同时可滤除电力线上传导电磁辐射信号，使分频段多级滤波器在很宽电力线载波频率范围均具有很高插入损耗。本发明在全载波频率范围对电力线载波通信信号进行干扰和滤波抑制，阻断电力线载波通信和信息系统电磁辐射信号经电力线传导，有效防止电力线成为信息窃取和信息攻击通道，保障连接电力线的信息系统的安全。

Description

一种超宽带电力线载波通信阻断器结构

技术领域

本发明主要涉及信息安全和电力线载波通信领域，特指一种超宽带电力线载波通信阻断器结构。

背景技术

电力线载波通讯技术自上世纪20年代出现至今，已有近百年的发展历史。世界多个国家都为电力线载波通信制定了各自的频率范围，国际上也制定了多种电力线载波通信的技术标准和规范。

电力线载波通信的载波频率范围在不同国家、不同地区并不一样，其覆盖范围非常广泛：美国为10kHz-450kHz，欧洲为3kHz-148.5kHz(95kHz以下用于接入通信，95kHZ以上用于户内通信)，中国为3kHz-500kHz，日本是10KHz-450KHz。宽带电力载波通信，各国也不一样，在美国为2MHz-86MHz(HomePlug规范)，主要用于户内。欧洲ETSI规定为1.6MHz-10MHz(接入通信)和10MHz-30MHz(户内通信)，而欧盟CENELEC标准中宽带电力线载波的载波频率起点为13MHz。近期也有实验室公布在数百MHz的载波频率上实现了可靠的电力线载波通信。对于通讯距离达到几百公里的双向工频通信系统(TWACS：Two-wayPowerFrequencyAutomaticCommunicationSystem)的电力线载波通信，其载波频率仅为50Hz/60Hz。

近些年，电力线载波通信技术日趋成熟，该技术已经开始应用于工业控制、智能电网、智能家居、宽带上网等许多领域。我们在为电力线载波通信技术进步和电力网潜在的巨大应用商业价值鼓舞的同时，也必须对其给与之相连接的所有信息系统所带来的潜在信息安全威胁给予足够的重视，电力线已经成为除互联网之外另一条直接可以接入这些信息系统的通讯通道。

一般来说，通过电力线进行信息窃取和实施信息系统攻击有三大途径：一是用户通过电力线上网，黑客只要通过在随处任意暴露电力线的任意点接入电力线载波信号的监测设备，就能轻而易举地获取电力线上传输的用户上网数据信息，比起透过互联网线进行信息获取要更加容易，并且不易被别人发现。二是黑客完全有可能在许多信息系统中预埋具有电力载波通信功能的电路或芯片，只要这些系统在使用的时候插入电源插座由电网供电，就会为黑客提供一条通过电力线获取机密信息的物理通讯通道。同时，也会为他们提供一条通过电力线攻击连接在电力线上设备的物理途径。三是信息系统在运行过程产生的电磁信息耦合进入电力线，这些泄漏的电磁信号既可能通过电力线向空间无线辐射传到，也可能通过电力线耦合传导到电力线网络，黑客可以通过对这些在电力线上传导的电磁信号进行获取、分析，就可还原信息系统所处理的机密信息。国际已经有采用这三种途径成功实施信息窃取和远程攻击的许多成功案例。

由此可以看出，随着电力线载波通信技术的发展，电力线网络已经成为除计算机网络之外的另外一条非常隐蔽的信息泄密和网络攻击的重要通道，对信息安全的威胁不容低估，必须对其进行有效的掌控，否则必将危及到企业乃至整个国家的信息安全。

为了保障由电力线供电的信息系统的安全，防止由电力线供电的信息系统受到攻击者通过电力线对其实施信息攻击，最有效最直接的方法就是阻断电力线上的载波通信。关于电力线载波通信阻断的相关技术，目前能检索到的仅有：滤波抑制电源技术和基于“FPGA+DSP”的电力线载波信号处理技术这两种。

在CN201120421091.8、名称“一种宽频防载波泄密安全电源插座”专利中，提出采用滤波的方式消除在电源线上耦合传导的信息设备所泄露的电磁信号和载波通信信号，其核心电磁滤波器由共模干扰抑制电路单元和差模干扰抑制电路单元组成，其结构如图1所示。该电源插座抑制的干扰电磁信号的频率范围为1MHz-40MHz，插入损耗要求大于60dB。从前面对各国采用的电力线载波通信的载波频率描述可以看出：首先，“一种宽频防载波泄密安全电源插座”专利所提出的滤波技术无法完全覆盖现在各个国家普遍使用的电力线载波通信频率范围(50Hz-数百MHz)。其次，对仅由共模干扰抑制电路单元和差模干扰抑制电路单元组成滤波抑制电路而言，由于电力线载波信号调制通常采用差模调制，如果要对极低载波频率的电力线载波通信信号实现插入损耗大于60dB的滤波抑制，滤波电路的差模电路抑制单元的电感值将会非常大，其实现代价高、体积大。更重要的是，此时由于滤波抑制的电力线通信载波频率和电力线工作频率(50Hz/60Hz)非常接近，该滤波抑制电路非常容易对电力线的基波产生影响，在电力线上产生谐波，造成电网污染，导致与电力线连接的信息系统发热、产生故障、无法正常工作等等，其危害极大。第三，单纯的滤波抑制技术根本无法对载波频率仅为50Hz/60Hz的TWACS双向工频通信系统的电力线载波通信实施阻断。由此可以看出，“一种宽频防载波泄密安全电源插座”专利并不能有效覆盖和阻断多种载波频率的电力线载波通信，其滤波抑制能力非常有限，无法满足宽频点、全覆盖电力线载波通信阻断的现实需求。

专利号CN201220228727.1、名称为“电力线信息防泄密阻断装置”专利提出使用“FPGA+DSP”对电力线上的载波信号和电磁泄露信号进行相关的处理，来防范电力线信息泄密，阻止电磁信号泄露。该装置由可编程门阵列FPGA实现数字滤波处理器、随机序列码产生器、特征信号无序加密器和宽带调制器，数字滤波处理器将通信信息和辐射传导信息经过处理后，发送到微处理器DSP，微处理器DSP对接收信息进行相关特征信号提取后传送到可编程门阵列FPGA，FPGA中的随机序列码产生器将产生的随机序列信号发送到特征信号无序加密器，特征信号无序加密器将产生随机序列信号与提取的相关特征信号进行相关运算后，将相关特征信号处理成乱码信号并发送到宽带调制器，宽带调制器对乱码信号进行宽带调制，将乱码信号调制为宽带信号并耦合到电源线的交流端。所述的“电力线信息防泄密阻断装置”存在如下问题：首先，从该专利的说明附图中可以看出，所述装置并接在电力线系统中，从AC输入的在电力线上传输的电力线载波信号和电磁泄露信号被该装置检测、获取和处理的同时，电力线载波信号也已经直接通过电力线传送到AC输出端，其传输速度近乎于光速。由于该装置对获取的信号进行处理需要一定的时间，按照现有的集成电路技术水平估计所述处理过程所需时间至少为微秒级。所以，电力线上传输的原始电力线载波通信信号和电磁泄露信号必定在该装置对检测获取信号经过处理、加扰、耦合到电力线上之前就已经先期传输到AC输出端，而且在微秒级时间内，完全可以完成多帧电力线载波通信信号的传输。由此可见，窃密者照样能够正常接收到原始的电力线载波通信信号和电磁泄露信号，即便随后也会接收到所述装置产生的干扰信号，但是完全不影响其窃密和信息攻击的完整实施。另外，虽然该装置在AC的输入和输出端设置有两个滤波器，但其文本中并未对输入和输出滤波器这一关键部件的实现方法和插入损耗指标等做详细和具体论述，实际实现的实用低通滤波器根本无法达到其所述低通滤波器的理论指标，也无法真正滤波去除电力线上传输的载波通信信号，更无法应对像载波频率为50Hz这样的双向工频通信等超低频电力线载波通信。所以，该装置不仅不能阻断电力线载波通信，反而可能在电力线上耦合了大量的电磁噪声，很容易造成电网污染。其次，该装置需要处理电力线载波信号和电磁泄露信号的频率范围非常宽(3KHz-1.5GHz)，要在这么宽的范围内实现各个频率信号的采集、信号处理等工作，实现难度和代价极大，所述装置并不易于实现。

综上所述，当前国内外对宽频电力线载波通信阻断技术的研究很少，提出的相关技术也无法真正解决宽带电力线载波通信的问题。因此，面对电力线载波通信和信息系统电磁泄露电力线传导容易造成泄密和受到信息攻击的现实，迫切需要一种新的电力线载波通信阻断技术和电磁泄露电力线传导抑制技术，面向特定应用需求，对电力线这一威胁信息系统安全的通道予以有效管控。

发明内容

本发明的目的针对特定应用领域的信息系统安全防护要求，以及电力线载波通信技术的发展现状和趋势，提供一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，基于该结构开发的电力线载波通信阻断器可以有效阻断内部电力线网络与外部电力线网络之间的电力线载波通信和电磁信号泄露，消除由电力线载波通信和电磁信号泄漏给与内部电力线网络连接并由内部电力线网络供电的各种信息系统所带来的信息安全风险和威胁。本发明在全频带范围对电力线载波通信信号，以及在电力线上传导的电磁辐射信号进行干扰和滤波抑制，有效阻断电力线载波通信以及电力线传导电磁泄漏，保障由电力线供电的信息系统的安全。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：

一种超宽带电力线载波阻断器结构，该结构单独或同时采用电力线载波通信干扰技术和电力线载波通信分频段多级滤波抑制技术阻止电力线载波通信的正常进行，达到阻断电力线载波通信的目的。

一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，包括电力线载波通信干扰电路，其特征在于：电力线载波通信干扰电路串入电力线，定时或随机在电力线上耦合调制固定或非固定频率的载波干扰信号，干扰电力线载波通信的正常、正确进行。本发明还包括金属屏蔽壳，将电力线载波通信干扰电路安装在防电磁辐射的金属屏蔽壳内后再串入电力线。

一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，包括电力线载波通信分频段多级滤波器，其特征在于：电力线载波通信分频段多级滤波器串入电力线，电力线载波通信分频段多级滤波器覆盖低频－高频－超高频范围内所有电力线载波通信信号和电磁辐射信号，电力线载波通信分频段多级滤波器对覆盖范围内的低频－高频－超高频进行有效的滤波抑制，消除或极大削弱电力线载波通信信号，使电力线载波通信无法正常、正确进行，并同时阻断电力线传导电磁泄漏。本发明还包括金属屏蔽壳，将电力线载波通信分频段多级滤波器安装在防电磁辐射的金属屏蔽壳内后再串入电力线。

一种超宽带电力线载波阻通信断器结构，包括电力线载波通信干扰电路、电力线载波通信分频段多级滤波器，其特征在于：电力线载波通信干扰电路串入电力线，定时或随机在电力线上耦合调制固定或非固定频率的载波干扰信号，干扰电力线载波通信的正常、正确进行；电力线载波通信分频段多级滤波器串入电力线，电力线载波通信分频段多级滤波器覆盖低频－高频－超高频范围内所有电力线载波通信信号和电磁辐射信号，电力线载波通信分频段多级滤波器对覆盖范围内的低频－高频－超高频进行有效的滤波抑制，消除或极大削弱电力线载波通信信号，使电力线载波通信无法正常、正确进行，并同时阻断电力线传导电磁泄漏。本发明还包括金属屏蔽壳，将电力线载波通信干扰电路、电力线载波通信分频段多级滤波器安装在同一金属屏蔽壳内或分别单独放在各自防电磁辐射的金属屏蔽壳内，再分别串入电力线。

所述串入电力线的电力线载波通信干扰电路包括控制电路和载波干扰信号耦合调制电路两部分，控制电路产生固定或非固定频率的载波干扰信号，并在相应控制策略的作用下控制载波干扰信号耦合调制电路，随机或定时将产生的载波干扰信号耦合至电力线中，在电力线传播的电力线载波通信信号上耦合调制载波干扰信号，或者在电力线传播的电力线载波通信信号之间插入载波干扰信号，对电力线载波通信实施有效干扰，使电力线载波通信的接收端无法正常和正确接收解析电力线载波通信信号，从而达到阻断电力线载波通信的目的。

在所述串入电力线的电力线载波通信分频段多级滤波器中，采用多级滤波器级联的方式分频段对电力线载波信号进行滤波抑制，针对不同应用需求和技术要求，采用不同类型的滤波元件进行频率分段方式对电力线载波通信信号和电磁泄漏信号进行多级滤波抑制。根据电感材料的有效工作频率，选择不同频率范围的电感或者共模扼流圈，并结合电容构成不同截止频率的滤波器。然后将不同频带的滤波器级联，实现对电力线载波信号的分频段多级滤波抑制，构成电力线载波信号的全频带、高抑制的滤波器电路。所述全频带、高抑制多级滤波电路可以有效消除或削弱电力线载波通信信号和电磁泄漏信号，使电力线载波通信无法正常进行，并阻断电力线传导电磁泄漏。

当差模抑制和共模滤波抑制都要求较高时，可采用共模扼流圈和电容作为滤波抑制元件；对于只要求差模滤波抑制的场合，则可采用电感和电容，或者电感、共模扼流圈和电容作为滤波元件，以有效减小所述电力线载波通信阻断器的实现尺寸，降低实现代价。

与现有相关技术相比，本发明的优点就在于：

1、独特的电力线载波通信干扰阻断技术。本发明创新提出在电力线上定时或随机耦合调制固定或非固定频率的载波干扰信号干扰正常的电力线载波通信的方法，该干扰技术可以有效“阻断”电力线载波通信的正常进行。与对电力线载波通信信号进行“强制性”滤波抑制相比，这种“扰乱”技术的灵活性和适应性更好，特别适用于超低频段(比如300Hz以内)的电力线载波通信的阻断。同时，该方法无需利用复杂的信号处理电路分析处理电力线上传输的电力线载波通信信号的协议和内容，不管当前电力线载波信号传输的信息内容、编码规则和通信协议是什么，仅仅只需控制载波干扰信号的频率和将其耦合入电力线耦合的时间点，“强制性”实时插入干扰信号，改变电力线载波通信信号，打乱其编码方式，破坏其通信协议，扰乱和破坏电力线载波通信，使电力线载波通信接收端无法正常、正确接收到电力线载波通信信息，达到阻断电力线载波通信的目的。另外，该电力线载波通信干扰电路是串入电力线的，可以正确实时地对电力线载波通信信号实施干扰。因此，和其他电力线载波通信阻断技术相比，所述干扰阻断技术实现更加简单有效，可以大大降低电力线载波阻断器实现的成本。

2、超宽的电力线载波频率抑制范围。本发明针对不同载波频率的电力线载波信号特性，采用不同的方式进行滤波抑制：在超低频带范围，可采用在电力线上定时或随机耦合调制固定或非固定频率的载波干扰信号的方式进行电力线载波通信干扰；而在低频～高频－超高频范围，根据电感材料的频率适用范围，可采用多级滤波器级联的方式分频段对电力线载波信号进行滤波抑制，由此，便保证了所述电力线载波通信阻断器结构具有超宽的频率抑制范围，做到电力线载波通信频率的全覆盖，真正实现了全频带、高抑制电力线载波通信阻断器。

3、高共模、差模插入损耗。本发明采用了多级滤波器级联的分频段滤波技术，对各电力线载波通信频段“分而治之”，避免了单级滤波器出现的高频衰减退化的问题，极大降低了全频段、高抑制电力线载波通信滤波器的实现难度，保证了所述电力线载波通信阻断器结构在电力线载波通信全频段范围内都具有很高的共模、差模插入损耗。

附图说明

图1是传统的电磁辐射阻断器结构图；

图2是本发明超宽带电力线载波通信阻断器结构图；

图3是本发明的电力线载波通信干扰电路结构图；

图4是本发明的一种电力线载波通信干扰电路的实现样例电路图；

图5是本发明的一种分频段多级滤波器实现样例结构图；

图6是一种电力线载波通信干扰电路实现样例的超低频载波信号干扰示意图；

图7是本发明的一种分频段多级滤波器实现样例的差模频率损耗特性。

图8是本发明的一种分频段多级滤波器实现样例的共模频率损耗特性。

具体实施方式

以下将结合附图和一个具体实施实例对本发明做进一步详细说明。

图2所示为本发明的超宽带电力线载波通信阻断器结构的一般结构图，它由电力线载波通信干扰电路和/或电力线载波通信分频段多级滤波器、防电磁辐射的金属屏蔽壳组成，可以将电力线载波通信干扰电路、电力线载波通信分频段多级滤波器中的任意一种或两种安装在防电磁辐射的金属屏蔽壳内，还可以单独放在各自的防电磁辐射的金属屏蔽壳内，也可以不使用防电磁辐射的金属屏蔽壳。此图例中将电力线载波通信干扰电路、电力线载波通信分频段多级滤波器均安装在电磁辐射金属屏蔽壳内。一般来说，电力线载波通信采用的载波频率多种多样，频率覆盖范围广，具体频率分段方式也多种多样，为了更好地对本发明超宽带电力线载波阻断器结构进行说明，接下来将结合一个具体实例，阐述本发明超宽带电力线载波阻断器结构及其特点。

在超低频范围(如50Hz～300Hz)，现在主要是采用过零调制解调的方式实现超低频电力线载波通信。为了抑制黑客利用超低频电力线载波通信进行网络窃密和攻击，可以通过在电力线过零点定时或随机插入固定或非固定频率载波干扰信号的方式，对电力线上的超低频电力线通信信号实施干扰，从而阻止超低频电力线载波通信。例如：可以采用TWACS下行载波调制方法，首先使用过零检测电路检测出电网基波的过零点，产生过零脉冲信号，然后用此脉冲信号控制可控硅，通过控制可控硅的关断，使得电力波在电网基波过零点附近产生电压的微小畸变，从而在电网基波过零点附近实现了超低频干扰信号的耦合。类似的，当负载阻抗很大时，还可以采用TWACS上行载波调制方法，即通过电网基波过零点附近产生电流的微小畸变来产生干扰信号。本专利中将以载波调制电压干扰信号的方法，描述电力线载波通信干扰技术的一种实现样例。

另外，电力线载波通信干扰也可采用其他耦合的方式在控制电路的控制下，依据一定的策略(控制电路自动定时或随机地，或者在检测电路检测到电力线状态处于一定状态的情况下)将控制电路产生的载波干扰信号耦合到电力线，在电力线载波过程中实时插入多种干扰信号，使电力线载波通信的接收端无法正常、正确接收电力线载波通信信息，达到阻断电力线载波通信的目的。

在低频～高频－超高频范围(如300Hz～1GHz)，则可以根据不同电感材料的有效频率响应特性，采用分频段多级滤波器级联的方式对电力线上的载波通信信号进行高插入损耗的滤波抑制，阻断电力线载波通信。例如：在300Hz～10KHz，可以但不限于采用非晶带材电感或者共模扼流圈与电容构成第一级滤波器，而在10KHz～100KHz，可以但不限于采用中低频率锰锌铁氧体电感或者共模扼流圈与电容构成第二级滤波器，在100KHz～500KHz，可以但不限于采用高频率锰锌铁氧体电感或者共模扼流圈与电容构成第三级滤波器，在500KHz～3MHz，可以但不限于采用高频镍锌铁氧体电感或者共模扼流圈与电容构成第四级滤波器，在3M～700MHz，可以但不限于采用超高频镍锌铁氧体电感或者共模扼流圈与电容构成第五级滤波器，在>700MHz的范围，主要通过穿心电容和金属屏蔽的方式对电力线载波通信信号和电力线传导的电磁辐射信号进行滤波抑制。

图3为用于产生随机或者固定频率载波干扰信号的电力线载波通信干扰电路，它包括控制电路和载波干扰信号耦合调制电路两部分。控制电路也可以依据设定的控制策略直接在固定或随机时刻控制载波干扰信号耦合调制电路，自动地将其所产生的固定或非固定频率的载波干扰信号耦合至电力线，干扰电力线载波通信的正常进行，“阻断”电力线载波通信。

从后面的电力线载波通信干扰电路实现样例可以看到，电力线载波通信干扰电路中的控制电路具有自主性，即所述控制电路无需检测、采样和处理电力线载波信号，便可依据设定的控制策略自动控制载波干扰信号耦合调制电路，定时或随机将载波干扰信号耦合调制到电力线上，干扰电力线载波通信的正常进行。

图4为一种电力线载波通信干扰电路的实现样例电路图。该电路可以实现超低频电力线载波通信干扰。图中R0，L1代表着电力线上的漏感和阻抗，D1、D2主要作用是限压保护整流桥的整流二极管。二极管D5、D6输入电压取自变压器T1次级A、B两点，经过D3～D6全波整流，得到直流电压，该直流电压经过电阻分压后，再经过电容滤波，滤去高频成分，作用于C点；当C点电压大于某个阈值电压V0时，三极管Q2导通，在三极管集电极形成低电平；当C点电压低于阈值电压V0时，三极管截止，三极管集电极通过上拉电阻R4，形成高电平。这样通过三极管的反复导通、截止，实现了电力线周期性基波的过零点检测，过零检测输出端D则会输出脉冲信号。该脉冲信号可以用于控制载波干扰信号的电力线耦合调制。

所述电力线载波通信干扰电路的载波干扰耦合调制由可控硅和变压器T实现。E为电力线传输的载波信号，变压器T起隔离和降压作用。在载波信号E过零点之前的ΔT/2时刻，过零检测输出端D的输出由低电平变为高电平，此时可控硅就会被触发导通，由于Rc、Lc回路导通，变压器T左边线圈的阻抗发生变化，在变压器T的右边线圈产生耦合电流ic，从而会在变压器T的火线和零线两端产生一个压降Emod，载波信号E过零点处变压器T左右线圈阻抗匹配稳定后，根据变压器的负载阻抗变换原理，电流ic应减小为零。由于电流不能突变，所以电流ic将逐渐降低，并在ΔT/2时间内ic由高降到零，此时D的输出也由高电平变为低电平，可控硅断开。可以将电压Emod看作是电力线载波干扰电路产生的载波干扰信号，在上述过程中，电力线传输的载波电压信号在其过零区域(ΔT时间段内)耦合叠加上述电压Emod信号，完成载波干扰信号Emod与电力线载波信号E的一次耦合调制过程，从而输出受到干扰的电力线传输载波信号V。上述ΔT由R1、R2、R3、R4和Q2的参数值的大小决定，通过调整这些器件的参数值，可以控制在电力线载波信号中插入载波干扰信号的时刻；调整变压器T及Lc、Rc的参数可获得需要调制的不同强度的干扰信号Emod。

图6是该电力线载波通信干扰电路实现样例的超低频电力线载波通信信号的干扰特性示意图。其中，图6(a)是电力线基波信号和载波调制信号的示意图；图6(b)是经过载波调制后，在电力线上传输的载波信号的实际波形图。由图6(a)、(b)可以看出，电力线基波电压经过调制后，在其某些过零点存在电压信号的微小畸变，这些微小畸变的特定组合则代表了在电力线上载波通信传输的0/1信息编码。图6(c)是调制了载波通信信息编码后，电力线传输的载波信号和电力线载波干扰电路输出的载波干扰信号的示意图；图6(d)是耦合叠加了载波干扰信号后，电力线传输的被干扰的载波信号的实际波形图。图6(c)、(d)可以看出：经过上述电力线载波通信干扰电路作用后，“强制”在电力线传输的载波电压信号的每一个周期的下降沿的过零点处，都使载波电压信号产生了微小畸变，电力线载波通信的接收端由此也就再也无法正确区分和识别载波电压信号中所调制的0/1信息编码。显然，这种干扰完全打乱了电力线载波通信的信息编码，电力线也就无法实施正常、正确的载波通信，从而有效阻断了超低频电力线载波通信。

同样，如果在电网基波的每次过零点时，均在电力线的载波信号上“强制”耦合调制具有一定频率特性载波干扰信号，显然电力线传输的载波电压信号也会受到叠加载波干扰信号的影响，无法实施正常、正确的电力线载波通信。

对于低频到高频－超高频电力线载波通信而言，可以采用如图5所示的一种分频段多级滤波器结构实现样例对低频到高频－超高频电力线载波通信信号进行高插入损耗的滤波抑制。如前所述，可以分别采用低频非晶带材、中低频锰锌、高频锰锌、高频镍锌、超高频镍锌电感或者共模扼流圈与电容构成五级滤波器，从而实现对300Hz～700MHz的电力线载波通信进行滤波阻断的目的。同时对于>700MHz的电力线载波信号和电磁辐射信号，采用穿心电容和金属屏蔽的方式也可以实现有效的滤波抑制和阻断。

针对不同应用场景的频率分段滤波技术，可以采用不同类型的滤波元件：当差模抑制和共模抑制都要求较高时，可以采用共模扼流圈和电容作为滤波元件；对于只要求差模抑制的场合，则采用电感和电容，或电感、共模扼流圈和电容相结合作为滤波元件，以减小整个电力线载波通信阻断器的尺寸，降低实现代价。

图7和图8分别为本发明一种分频段多级滤波器结构实现样例的差模和共模损耗频率特性。可以看出，在300Hz～1GHz超宽带频率范围内，采用本发明实现的电力线载波通信阻断器具有非常高的差模损耗倍数，在频率大于10KHz时，损耗更是高达-88.5dB；对于共模损耗而言，当频率大于20KHz时，损耗也大于-42dB。

综上所述，本发明所述超宽带电力线载波通信阻断器结构在全频带范围可以对电力线载波通信和电力线传导电磁辐射进行有效干扰阻断和滤波抑制阻断，从而能够依据应用的需要阻止电力线载波通信的正常、正确进行和电力线电磁泄漏信号的传递，有效防止黑客通过电力线对与之相连的信息系统实施信息窃取和攻击，保障信息系统的安全。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (8)

1.一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，包括电力线载波通信干扰电路，其特征在于：电力线载波通信干扰电路串入电力线，定时或随机在电力线上耦合调制固定或非固定频率的载波干扰信号，干扰电力线载波通信的正常、正确进行；所述串入电力线的电力线载波通信干扰电路包括控制电路和载波干扰信号耦合调制电路两部分，控制电路产生固定或非固定频率的载波干扰信号，并在对应控制策略的作用下控制载波干扰信号耦合调制电路，随机或定时将产生的载波干扰信号耦合至电力线中，实时破坏电力线载波通信信号，并在电力线中插入传播耦合的载波干扰信号，扰乱和破坏电力线载波通信信息和通信协议，实现对电力线载波通信的干扰阻断。

2.一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，包括电力线载波通信分频段多级滤波器，其特征在于：电力线载波通信分频段多级滤波器串入电力线，电力线载波通信分频段多级滤波器覆盖低频－高频－超高频范围内所有电力线载波通信信号和电磁辐射信号，电力线载波通信分频段多级滤波器对覆盖范围内的低频－高频－超高频进行有效的滤波抑制，消除或极大削弱电力线载波通信信号，使电力线载波通信无法正常、正确进行，并同时阻断电力线传导电磁泄漏；在所述串入电力线的电力线载波通信分频段多级滤波器中，用不同类型的滤波元件实现多级滤波器级联，分频段对电力线载波信号和电磁泄漏信号进行多级滤波抑制。

3.一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，包括电力线载波通信干扰电路、电力线载波通信分频段多级滤波器，其特征在于：电力线载波通信干扰电路串入电力线，定时或随机在电力线上耦合调制固定或非固定频率的载波干扰信号，干扰电力线载波通信的正常、正确进行；电力线载波通信分频段多级滤波器串入电力线，电力线载波通信分频段多级滤波器覆盖低频－高频－超高频范围内所有电力线载波通信信号和电磁辐射信号，电力线载波通信分频段多级滤波器对覆盖范围内的低频－高频－超高频进行有效的滤波抑制，消除或极大削弱电力线载波通信信号，使电力线载波通信无法正常、正确进行，并同时阻断电力线传导电磁泄漏；所述串入电力线的电力线载波通信干扰电路包括控制电路和载波干扰信号耦合调制电路两部分，控制电路产生固定或非固定频率的载波干扰信号，并在对应控制策略的作用下控制载波干扰信号耦合调制电路，随机或定时将产生的载波干扰信号耦合至电力线中，实时破坏电力线载波通信信号，并在电力线中插入传播耦合的载波干扰信号，扰乱和破坏电力线载波通信信息和通信协议，实现对电力线载波通信的干扰阻断；在所述串入电力线的电力线载波通信分频段多级滤波器中，用不同类型的滤波元件实现多级滤波器级联，分频段对电力线载波信号和电磁泄漏信号进行多级滤波抑制。

4.根据权利要求2或3所述的一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，其特征在于：根据电感材料的有效工作频率，选择不同频率范围的电感或者共模扼流圈，并结合电容构成不同截止频率的滤波器；然后将不同频带的滤波器级联，实现对电力线载波信号的分频段多级滤波抑制，构成电力线载波信号的全频带、高抑制的滤波器电路。

5.根据权利要求4所述的一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，其特征在于：依据频率分段方式采用不同类型的滤波元件对电力线载波通信信号和电磁泄漏信号进行多级滤波抑制：当差模抑制和共模滤波抑制都要求较高时，采用共模扼流圈和电容作为滤波抑制元件；对于只要求差模滤波抑制的场合，则采用电感和电容，或者电感、共模扼流圈和电容作为滤波元件。

6.根据权利要求1所述的一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，其特征在于：还包括金属屏蔽壳，将电力线载波通信干扰电路安装在防电磁辐射的金属屏蔽壳内后再串入电力线。

7.根据权利要求2所述的一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，其特征在于：还包括金属屏蔽壳，将电力线载波通信分频段多级滤波器安装在防电磁辐射的金属屏蔽壳内后再串入电力线。

8.根据权利要求3所述的一种超宽带电力线载波通信阻断器结构，其特征在于：还包括金属屏蔽壳，将电力线载波通信干扰电路、电力线载波通信分频段多级滤波器安装在同一金属屏蔽壳内或分别单独放在各自防电磁辐射的金属屏蔽壳内，再分别串入电力线。