CN110289889B - 用于低压电力线载波通信的新型耦合器 - Google Patents
用于低压电力线载波通信的新型耦合器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110289889B CN110289889B CN201910560795.4A CN201910560795A CN110289889B CN 110289889 B CN110289889 B CN 110289889B CN 201910560795 A CN201910560795 A CN 201910560795A CN 110289889 B CN110289889 B CN 110289889B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pin
- iron core
- winding
- novel coupler
- coupler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000006854 communication Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 29
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 84
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 60
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 37
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 7
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 claims 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B3/00—Line transmission systems
- H04B3/54—Systems for transmission via power distribution lines
- H04B3/56—Circuits for coupling, blocking, or by-passing of signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于低压电力线载波通信的新型耦合器，包括三组铁芯、六组电容，以及九组导线；每一组铁芯，铁芯上绕制有三组导线，导线绕制的匝数比为1:1:1，在第三绕组的导线的两端上各自串联一组电容；所有导线的连接端均引出新型耦合器并作为信号端。本发明提供的这种用于低压电力线载波通信的新型耦合器，通过耦合器的设计，使得新型耦合器能够适用于常见的三线制电力线，使用极其方便；而且本发明提供的这种新型耦合器，其通信过程的可靠性高，通信速率高且稳定性好。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种用于低压电力线载波通信的新型耦合器。
背景技术
随着经济技术的发展，通信的重要性也越来越明显。成本低廉、可靠性高且速率快的通信，一直是人们追求的目标。
电力线载波通信(Power Line Carrier Communication)，是以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线)，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。
PLC耦合器是PLC通信的重要组成部分。PLC耦合器允许将通信信号叠加成电力波形或者从电力波形中提取出通信信号，同时阻止电力波形进入调制解调器中。即通过PLC耦合器可将通信设备连接到电源线上。电力线载波通信时，发送端一般将信号进行调制后，再通过耦合器耦合进入电力线；然后接收端再通过耦合器接收电力线上耦合的信号，再通过解调后得到最终的传输数据。
PLC耦合器可大致为分两类，即电感耦合器和电容耦合器。电感耦合器与电力线绝缘，因此没有直接的电力连接。在本质上，电感耦合器是专门的转换器，它具有一个调制解调器端初级绕组，而电力线则作为一个半圈的次级绕组。因此可以通过耦合器直接从电力线中感应信号或者传输信号。电容耦合器常用的有LC带通耦合器和变压器式电容耦合器。相比于LC带通耦合器，变压器式电容耦合器具有以下几点优点：a、变压器电流能够隔离电力线网络；b、在高压瞬态饱和时，变压器可以作为限制器；c、耦合变压器还可以被用来平衡调制解调器和电力线之间的阻抗值，使得调制解调器和电力线阻抗之间匹配，从而提高电力传送效果。
但是，现有的耦合器，无论是电感耦合器还是电容耦合器，均为两相线，即信号输出端或者信号接收端均只有两相，用于连接两线制电力线。但是，目前在我国和世界上，很多地方都是具有火线(P)、零线(N)和保护地线(PE)的三线电力线，因此这使得现有的耦合器使用并不方便；而且，现有的耦合器在信号耦合和信号提取时，其噪声依旧相对较大，而且通信速率不高，稳定性也不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性高、通信速率高且稳定性好的用于低压电力线载波通信的新型耦合器。
本发明提供的这种用于低压电力线载波通信的新型耦合器，包括三组铁芯、六组电容，以及九组导线；每一组铁芯，铁芯上绕制有三组导线，导线绕制的匝数比为1:1:1，在第三绕组的导线的两端上各自串联一组电容；所有导线的连接端均引出新型耦合器并作为信号端。
所述的新型耦合器，第一铁芯第一绕组的一端为新型耦合器的1脚；第一铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的2脚；第二铁芯第一绕组的的一端为新型耦合器的3脚；第二铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的5脚；第三铁芯第一绕组的一端为新型耦合器的6脚；第三铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的7脚；第一铁芯第一绕组的另一端、第一铁芯第二绕组的一端、第二铁芯第一绕组的另一端、第二铁芯第二绕组的一端、第三铁芯第一绕组的另一端和第三铁芯第二绕组的一端均短接在一起，并作为新型耦合器的4脚；第一铁芯第三绕组的一端串联第一电容组后作为新型耦合器的10脚；第二铁芯第三绕组的一端串联第三电容组后作为新型耦合器的9脚；第三铁芯第三绕组的一端串联第五电容组后作为新型耦合器的8脚；第一铁芯第三绕组的另一端串联第二电容组后直接连接新型耦合器的9脚；第二铁芯第三绕组的另一端串联第四电容组后直接连接新型耦合器的8脚；第三铁芯第三绕组的另一端串联第六电容组后直接连接新型耦合器的10脚；新型耦合器的1脚和2脚为一组发送/接收引脚，且1脚为发送引脚，2脚为接收引脚；新型耦合器的3脚和5脚为一组发送/接收引脚，且3脚为发送引脚，5脚为接收引脚；新型耦合器的6脚和7脚为一组发送/接收引脚，且6脚为发送引脚，7脚为接收引脚；新型耦合器的8脚、9脚和10脚用于连接现有电力线的火线、零线和保护地线。
所述的导线为直径为0.1mm铜丝、且铜丝表面有绝缘漆的导线。
所述的电容为高压瓷片电容。
所述的高压瓷片电容采用薄瓷片，两面渡金属膜；且电容的容值为2200pF，耐压值为400V。
所述铁芯的原料按重量百分比计包括：铁74～76％，硅12.8～13.9％，硼6.3～8.1％，锰3.3～4.3％，铜1.5～1.8％和锌1.2～1.5％，各组分质量百分比之和为100％；在制造铁芯时，将上述质量配比的铁、硅、硼、锰、铜和锌，一起放入熔炼炉内混合和熔化，然后将熔融状态的混合液体倒入模具成型，并做冷却处理，即可制造出铁芯。
本发明提供的这种用于低压电力线载波通信的新型耦合器，通过耦合器的设计，使得新型耦合器能够适用于常见的三线制电力线，使用极其方便；而且本发明提供的这种新型耦合器，其通信过程的可靠性高，通信速率高且稳定性好。
附图说明
图1为本发明的等效电路原理示意图。
图2为本发明的使用连接示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的等效电路原理示意图：本发明提供的这种用于低压电力线载波通信的新型耦合器，包括三组铁芯(图中标示T1、T2和T3)、六组电容(图中标示C1～C6)，以及九组导线；每一组铁芯，铁芯上绕制有三组导线，导线绕制的匝数比为1:1:1，在第三绕组的导线的两端上各自串联一组电容；所有导线的连接端均引出新型耦合器并作为信号端。
具体实施时，第一铁芯第一绕组的一端为新型耦合器的1脚；第一铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的2脚；第二铁芯第一绕组的的一端为新型耦合器的3脚；第二铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的5脚；第三铁芯第一绕组的一端为新型耦合器的6脚；第三铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的7脚；第一铁芯第一绕组的另一端、第一铁芯第二绕组的一端、第二铁芯第一绕组的另一端、第二铁芯第二绕组的一端、第三铁芯第一绕组的另一端和第三铁芯第二绕组的一端均短接在一起，并作为新型耦合器的4脚；第一铁芯第三绕组的一端串联第一电容组后作为新型耦合器的10脚；第二铁芯第三绕组的一端串联第三电容组后作为新型耦合器的9脚；第三铁芯第三绕组的一端串联第五电容组后作为新型耦合器的8脚；第一铁芯第三绕组的另一端串联第二电容组后直接连接新型耦合器的9脚；第二铁芯第三绕组的另一端串联第四电容组后直接连接新型耦合器的8脚；第三铁芯第三绕组的另一端串联第六电容组后直接连接新型耦合器的10脚；新型耦合器的1脚和2脚为一组发送/接收引脚，且1脚为发送引脚(TX+)，2脚为接收引脚(RX+)；新型耦合器的3脚和5脚为一组发送/接收引脚，且3脚为发送引脚(TX+)，5脚为接收引脚(RX+)；新型耦合器的6脚和7脚为一组发送/接收引脚，且6脚为发送引脚(TX+)，7脚为接收引脚(RX+)；新型耦合器的8脚、9脚和10脚用于连接现有电力线的火线、零线和保护地线，且连接顺序关系不需要固定。
同时，导线推荐使用直径为0.1mm铜丝、且铜丝表面有绝缘漆的导线；电容为高压瓷片电容，优选为薄瓷片，两面渡金属膜；且电容的容值为2200pF，耐压值为400V；所述铁芯的原料按重量百分比计包括：铁74～76％，硅12.8～13.9％，硼6.3～8.1％，锰3.3～4.3％，铜1.5～1.8％和锌1.2～1.5％，各组分质量百分比之和为100％；在制造铁芯时，将上述质量配比的铁、硅、硼、锰、铜和锌，一起放入熔炼炉内混合和熔化，然后将熔融状态的混合液体倒入模具成型，并做冷却处理，即可制造出铁芯。
如图2所示为本发明的使用连接示意图：发射端和接收端各自采用一组新型耦合器；发送端和接收端的4脚均直接接地(和发射端的信号调制装置、接收端的信号解调装置供地即可)；同时，发送端的8脚连接保护地线PE，9脚连接火线P，10脚连接零线N(8脚、9脚和10脚与PE线、P线和N线的连接关系并不需要固定，可随意连接，即8、9和10脚可以对应连接PE、P和N线，8、9和10脚也可以对应连接PE、N和P线，8、9和10脚也可以对应连接P、N和PE线，8、9和10脚也可以对应连接P、PE和N线，8、9和10脚也可以对应连接N、P和PE线，8、9和10脚也可以对应连接N、PE和P线)；选取1、3和6脚三个引脚作为发送端引脚，采用现有的调制算法将需要发送的数据信号调制后，通过三个引脚发送到电力线上；而在接收端，2、5和7脚则为对应的接收引脚，且1脚和2脚对应，3脚和5脚对应，6脚和7脚对应。接收后，采用现有的解调算法对接收的信号进行解调，即可获取对应需要发送的数据。
采用本发明装置下的新型耦合器装置比传统耦合器装置可提升通信质量，具体体现在相同的信道调制方式、信道、噪声和信噪比之下的误比特率低，详见下表1。
表1相同条件下的误比特率对比示意表
| 信噪比SNR(dB) | 本发明的新型耦合器装置 | 传统耦合器装置 |
| 0 | 5×10<sup>-2</sup> | 2×10<sup>-1</sup> |
| 5 | 0.9×10<sup>-2</sup> | 1.1×10<sup>-1</sup> |
| 10 | 0.7×10<sup>-3</sup> | 0.9×10<sup>-1</sup> |
| 15 | 0.5×10<sup>-4</sup> | 0.6×10<sup>-1</sup> |
| 20 | 1.3×10<sup>-6</sup> | 0.2×10<sup>-1</sup> |
从表1可以看到，在条件相同的情况下，本发明提供的新型耦合器装置的误比特率比传统的耦合器装置要低。因此，本发明的新型耦合器装置的可靠性更好。
Claims (5)
1.一种用于低压电力线载波通信的新型耦合器，其特征在于包括三组铁芯、六组电容，以及九组导线；每一组铁芯，铁芯上绕制有三组导线，导线绕制的匝数比为1:1:1，在第三绕组的导线的两端上各自串联一组电容；所有导线的连接端均引出新型耦合器并作为信号端；具体实施时，第一铁芯第一绕组的一端为新型耦合器的1脚；第一铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的2脚；第二铁芯第一绕组的一端为新型耦合器的3脚；第二铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的5脚；第三铁芯第一绕组的一端为新型耦合器的6脚；第三铁芯第二绕组的另一端为新型耦合器的7脚；第一铁芯第一绕组的另一端、第一铁芯第二绕组的一端、第二铁芯第一绕组的另一端、第二铁芯第二绕组的一端、第三铁芯第一绕组的另一端和第三铁芯第二绕组的一端均短接在一起，并作为新型耦合器的4脚；第一铁芯第三绕组的一端串联第一电容组后作为新型耦合器的10脚；第二铁芯第三绕组的一端串联第三电容组后作为新型耦合器的9脚；第三铁芯第三绕组的一端串联第五电容组后作为新型耦合器的8脚；第一铁芯第三绕组的另一端串联第二电容组后直接连接新型耦合器的9脚；第二铁芯第三绕组的另一端串联第四电容组后直接连接新型耦合器的8脚；第三铁芯第三绕组的另一端串联第六电容组后直接连接新型耦合器的10脚；新型耦合器的1脚和2脚为一组发送/接收引脚，且1脚为发送引脚，2脚为接收引脚；新型耦合器的3脚和5脚为一组发送/接收引脚，且3脚为发送引脚，5脚为接收引脚；新型耦合器的6脚和7脚为一组发送/接收引脚，且6脚为发送引脚，7脚为接收引脚；新型耦合器的8脚、9脚和10脚用于连接现有电力线的火线、零线和保护地线。
2.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波通信的新型耦合器，其特征在于所述的导线为直径为0.1mm铜丝、且铜丝表面有绝缘漆的导线。
3.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波通信的新型耦合器，其特征在于所述的电容为高压瓷片电容。
4.根据权利要求3所述的用于低压电力线载波通信的新型耦合器，其特征在于所述的高压瓷片电容采用薄瓷片，两面渡金属膜；且电容的容值为2200pF，耐压值为400V。
5.根据权利要求1~4之一所述的用于低压电力线载波通信的新型耦合器，其特征在于所述铁芯的原料按重量百分比计包括：铁74~76%，硅12.8~13.9%，硼6.3~8.1%，锰3.3~4.3%，铜1.5~1.8%和锌1.2~1.5%，各组分质量百分比之和为100%；在制造铁芯时，将上述质量配比的铁、硅、硼、锰、铜和锌，一起放入熔炼炉内混合和熔化，然后将熔融状态的混合液体倒入模具成型，并做冷却处理，即可制造出铁芯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910560795.4A CN110289889B (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 用于低压电力线载波通信的新型耦合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910560795.4A CN110289889B (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 用于低压电力线载波通信的新型耦合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110289889A CN110289889A (zh) | 2019-09-27 |
| CN110289889B true CN110289889B (zh) | 2021-08-27 |
Family
ID=68006138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910560795.4A Active CN110289889B (zh) | 2019-06-26 | 2019-06-26 | 用于低压电力线载波通信的新型耦合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110289889B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102811074A (zh) * | 2011-05-16 | 2012-12-05 | 索尼公司 | 电力线通信调制解调器、系统和方法 |
| WO2014056575A1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-04-17 | Sony Corporation | Device for power line communication, method for transmitting signals, and method for receiving signals |
| WO2016145560A1 (zh) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 华为技术有限公司 | 一种网关侧电力线通信plc子系统、网关及耦合解耦器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106936474B (zh) * | 2015-12-31 | 2020-04-24 | 上海盐巴信息科技有限公司 | 电力线载波通信方法及输出耦合滤波电路 |
| CN109120307B (zh) * | 2018-08-07 | 2021-06-22 | 南京邮电大学 | 一种电力线载波通信系统及其带通匹配耦合器 |
-
2019
- 2019-06-26 CN CN201910560795.4A patent/CN110289889B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102811074A (zh) * | 2011-05-16 | 2012-12-05 | 索尼公司 | 电力线通信调制解调器、系统和方法 |
| WO2014056575A1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-04-17 | Sony Corporation | Device for power line communication, method for transmitting signals, and method for receiving signals |
| WO2016145560A1 (zh) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | 华为技术有限公司 | 一种网关侧电力线通信plc子系统、网关及耦合解耦器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ETSI.PowerLine Telecommunications(PLT) * |
| MIMO PLT Universal Coupler, Operating Instructions-Description.《ETSI TR 101 562 V1.1.1》.2011, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110289889A (zh) | 2019-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2380322C (en) | High frequency network communications over various lines | |
| US4473817A (en) | Coupling power line communications signals around distribution transformers | |
| KR100911726B1 (ko) | 고압 배전선로에서 고속 전력선 통신을 위한 임피던스 정합트랜스포머와 전송모드 제어회로를 내장한 신호 결합장치 | |
| CN204291039U (zh) | 一种适用于交换机的rj45接口电路 | |
| CN102594411A (zh) | 电力载波通信传输装置 | |
| CN201015197Y (zh) | 电力载波通信耦合装置 | |
| CN109120307A (zh) | 一种电力线载波通信系统及其带通匹配耦合器 | |
| CN110289889B (zh) | 用于低压电力线载波通信的新型耦合器 | |
| CN205545257U (zh) | 用于测控系统的电力载波装置的发送接收滤波及耦合电路 | |
| CN102142864A (zh) | 远距离高速电力线宽带通信装置 | |
| CN201976101U (zh) | 远距离高速电力线宽带通信装置 | |
| CN213152067U (zh) | 一种耦合/去耦网络及抗干扰测试系统 | |
| CN201821345U (zh) | 通过地线进行数据传输的系统 | |
| CN104467921B (zh) | 一种高速电力线载波通信系统信号分配装置 | |
| CN105763227A (zh) | 用于测控系统的电力载波装置的发送接收滤波及耦合电路 | |
| CN209388811U (zh) | 一种网络滤波器 | |
| CN102710294A (zh) | 一种经济型电力线通讯系统 | |
| CN107733469B (zh) | 一种电力线宽带载波通信抗干扰电路 | |
| Ali et al. | Design of bidirectional coupling circuit for broadband power-line communications | |
| CN202524418U (zh) | 电力载波通信传输装置 | |
| CN209151150U (zh) | 一种用于建筑物内进行载波数据传输的装置 | |
| CN208128228U (zh) | 一种射频传导抗扰度耦合去耦合网络的装置 | |
| CN103178873A (zh) | 基于低压电力线载波的窄带高速通信系统 | |
| CN206595993U (zh) | 一种单相表宽带载波通信装置 | |
| CN204231343U (zh) | 一种高速电力线载波通信系统信号分配器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |