CN202424625U - 一种电力线多载波通信系统中的功率放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力线多载波通信系统中的功率放大电路，包括隔直耦合电路、偏置电路、主放大电路、功率驱动AB类输出级和反馈控制电路，其中，隔直耦合电路包括电容C1和电容C3；偏置电路包括电阻R1和电阻R2；主放大电路包括第一级共射放大级和第二级共射放大级；功率驱动AB类输出级包括顺次串联在电源VCC和地线GND之间的NPN型三极管Q3、电阻R8、电阻R9、PNP型三极管Q4和电阻R10；反馈控制电路包括电阻R4、可调电阻R5和电容C2。本实用新型的功率放大电路由于其驱动级采用AB类推挽方式，增大了输出效率，同时通过负反馈连接方式提高了线性度，减小了谐波失真，适用于宽带信号和多载波系统。

Description

一种电力线多载波通信系统中的功率放大电路

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，特别涉及一种电力线多载波通信系统中的功率放大电路。

背景技术

电网上各种电力线负载和电力设备随机的接入和切出的变化造成了电力线高频等效阻抗可以从0.1Ω到几百Ω变化，复杂多变的电力线信道特征和恶劣的电力线载波通讯环境对载波信号的功率放大电路提出了更高要求。由图1所示的电力线载波通信系统的发射端的结构可以看出，数字信号通过数模转换器(DAC)1和低通滤波器2后恢复为待发送的模拟信号，该模拟信号通过功率放大器3放大后经过耦合电路4传送到220V电力线上传输。

现有技术中，电力线载波通信系统中常用的方案是用数字功率放大电路直接将载波信号放大为开关信号在电力线上传输，这种方法由于谐波失真很大，仅适用于单频点载波信号传输系统，不实用于宽带信号和多载波系统。

实用新型内容

为了解决现有技术的上述问题，本实用新型的目的是提供一种电力线多载波通信系统中的功率放大电路，以减小载波信号放大时的谐波失真，使其适用于宽带信号和多载波系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电力线多载波通信系统中的功率放大电路，包括隔直耦合电路、偏置电路、主放大电路、功率驱动AB类输出级和反馈控制电路，其中，

所述隔直耦合电路包括电容C1和电容C3，电容C1连接于所述功率放大电路的输入端，电容C3连接于所述功率放大电路的输出端；

所述偏置电路包括串联在电源VCC和地线GND之间的电阻R1和电阻R2；

所述主放大电路包括第一级共射放大级和第二级共射放大级，所述第一级共射放大级包括NPN型三极管Q1和电阻R3，电阻R3连接在电源VCC和三极管Q1的集电极之间，三极管Q1的基极连接所述偏置电路中电阻R1和电阻R2间的节点，三极管Q1的发射极连接所述反馈控制电路中电阻R4和可调电阻R5间的节点；所述第二级共射放大级包括顺次串联在电源VCC和地线GND之间的PNP型三极管Q2、二极管D1、可调电阻R6和电阻R7，三极管Q2的基极连接三极管Q1的集电极，三极管Q2的发射极连接电源VCC，三极管Q2的集电极连接二极管D1；

所述功率驱动AB类输出级包括顺次串联在电源VCC和地线GND之间的NPN型三极管Q3、电阻R8、电阻R9、PNP型三极管Q4和电阻R10，三极管Q3的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q3的集电极连接电源VCC，三极管Q3的发射极连接电阻R8，三极管Q4的基极连接所述第二级共射放大级中可调电阻R6和电阻R7间的节点，三极管Q4的集电极连接电阻R10，三极管Q4的发射极连接电阻R9；

所述反馈控制电路包括电阻R4、可调电阻R5和电容C2，可调电阻R5、电阻R4和电容C2顺次串联在所述功率驱动AB类输出级中电阻R8和电阻R9间的节点与地线GND之间。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的功率放大电路由于其驱动级采用AB类推挽方式，增大了输出效率，同时通过负反馈连接方式提高了线性度，从而减小了放大载波信号时的谐波失真，因此适用于宽带信号和多载波系统。

附图说明

图1为电力线载波通信系统的发射端的结构框图。

图2为本实用新型的电力线多载波通信系统中的功率放大电路的电路结构图。

主要附图标记说明：

1、数模转换器            2、低通滤波器

3、功率放大电路          4、耦合电路

31、隔直耦合电路         32、偏置电路

331、第一级共射放大级        332、第二级共射放大级

34、功率驱动AB类输出级       35、反馈控制电路

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

如图2所示，本实用新型的电力线多载波通信系统中的功率放大电路包括隔直耦合电路31、偏置电路32、主放大电路、功率驱动AB类输出级34和反馈控制电路35，其中，

所述隔直耦合电路31包括两个电容C1和C3，电容C1连接于所述功率放大电路的输入端In，电容C3连接于所述功率放大电路的输出端Out；所述功率放大电路的输入端In接收低通滤波器输出的待发送的模拟信号，所述功率放大电路的输出端Out的输出信号经过耦合电路耦合到220V电力线上传输。

所述偏置电路32包括串联在电源VCC和地线GND之间的电阻R1和电阻R2；

所述主放大电路包括第一级共射放大级331和第二级共射放大级332，所述第一级共射放大级331包括NPN型三极管Q1和电阻R3，电阻R3连接在电源VCC和三极管Q1的集电极之间，三极管Q1的基极连接所述偏置电路32中电阻R1和电阻R2间的节点，三极管Q1的发射极连接所述反馈控制电路35中电阻R4和可调电阻R5间的节点；所述第二级共射放大级332包括顺次串联在电源VCC和地线GND之间的PNP型三极管Q2、二极管D1、可调电阻R6和电阻R7，三极管Q2的基极连接三极管Q1的集电极，三极管Q2的发射极连接电源VCC，三极管Q2的集电极连接二极管D1；

所述功率驱动AB类输出级34包括顺次串联在电源VCC和地线GND之间的NPN型三极管Q3、电阻R8、电阻R9、PNP型三极管Q4和电阻R10，三极管Q3的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q3的集电极连接电源VCC，三极管Q3的发射极连接电阻R8，三极管Q4的基极连接所述第二级共射放大级332中可调电阻R6和电阻R7间的节点，三极管Q4的集电极连接电阻R10，三极管Q4的发射极连接电阻R9；

所述反馈控制电路35包括电阻R4、可调电阻R5和电容C2，可调电阻R5、电阻R4和电容C2顺次串联在所述功率驱动AB类输出级34中电阻R8和电阻R9间的节点与地线GND之间。

本实用新型的电力线多载波通信系统中的功率放大电路的闭环增益A为：

$A=1+\frac{R5}{R4+\frac{1}{\mathrm{SC}2}}=1+\frac{\mathrm{j\ω}.R5.C2}{1+\mathrm{j\ω}.R4.C2}---\left(1\right)$

由式(1)可以看出，本实用新型的功率放大电路的闭环增益A与可调电阻R5的阻值成正比，通过调节可调电阻R5的阻值可以调节闭环增益A，通常使A＝3～4。

可调电阻R6用于调节所述功率驱动AB类输出级34的静态偏置电流，所述功率驱动AB类输出级34的静态偏置电流如果太大会造成能量传输效率下降，如果太小会导致较严重的交越失真以及不能驱动很重的负载，因此，可调电阻R6选择合适的电阻值对功率放大器性能参数很重要，在本实施例中，所述功率驱动AB类输出级34的静态偏置电流为20mA。

电阻R10用于检测所述功率驱动AB类输出级34的功率，在本实施例中，作为优选实施方案，其阻值为1Ω；电容C2与电阻R4构成一阶高通滤波器，其对低频噪声有抑制作用，在本实施例中，作为优选实施方案，电容C2与电阻R4的一阶高通滤波器的截止频率设置在100KHz；根据式(1)可知，在通带内信号的增益由可调电阻R5与电阻R4的比值确定；三极管Q3和三极管Q4是大功率驱动三极管，允许通过的最大电流为3A。

本实用新型的功率放大电路用于将电力线多载波通信系统的发射端的模拟信号放大后通过耦合电路耦合到电力线上进行传输，由于其驱动级采用AB类推挽方式，增大了输出效率，同时通过负反馈连接方式提高了线性度，从而减小了放大载波信号时的谐波失真，因此适用于宽带信号和多载波系统。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型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实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种电力线多载波通信系统中的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路包括隔直耦合电路、偏置电路、主放大电路、功率驱动AB类输出级和反馈控制电路，其中，

所述隔直耦合电路包括电容C1和电容C3，电容C1连接于所述功率放大电路的输入端，电容C3连接于所述功率放大电路的输出端；

所述偏置电路包括串联在电源VCC和地线GND之间的电阻R1和电阻R2；

所述主放大电路包括第一级共射放大级和第二级共射放大级，所述第一级共射放大级包括NPN型三极管Q1和电阻R3，电阻R3连接在电源VCC和三极管Q1的集电极之间，三极管Q1的基极连接所述偏置电路中电阻R1和电阻R2间的节点，三极管Q1的发射极连接所述反馈控制电路中电阻R4和可调电阻R5间的节点；所述第二级共射放大级包括顺次串联在电源VCC和地线GND之间的PNP型三极管Q2、二极管D1、可调电阻R6和电阻R7，三极管Q2的基极连接三极管Q1的集电极，三极管Q2的发射极连接电源VCC，三极管Q2的集电极连接二极管D1；

所述功率驱动AB类输出级包括顺次串联在电源VCC和地线GND之间的NPN型三极管Q3、电阻R8、电阻R9、PNP型三极管Q4和电阻R10，三极管Q3的基极连接三极管Q2的集电极，三极管Q3的集电极连接电源VCC，三极管Q3的发射极连接电阻R8，三极管Q4的基极连接所述第二级共射放大级中可调电阻R6和电阻R7间的节点，三极管Q4的集电极连接电阻R10，三极管Q4的发射极连接电阻R9；

所述反馈控制电路包括电阻R4、可调电阻R5和电容C2，可调电阻R5、电阻R4和电容C2顺次串联在所述功率驱动AB类输出级中电阻R8和电阻R9间的节点与地线GND之间。

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