CN202435399U

CN202435399U - 一种微型阻波器

Info

Publication number: CN202435399U
Application number: CN2011205660442U
Authority: CN
Inventors: 俞广志; 蒋长献
Original assignee: NANJING CIILIC ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: NANJING CIILIC ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-12-30

Abstract

本实用新型提供一种微型阻波器，它由电感、电阻、电容连接而成，三者相互并联，并于两侧接线端各设一引脚；或者电阻与电容串联后，再与电感并联，并于两侧接线端各设一引脚。本实用新型采用电感、电容与电阻并联谐振的方式设计的阻波器与开关电源的EMI滤波器配合使用，可以实现在特定的频率点产生一定的阻抗，与电网等效阻抗相匹配，避免载波高频载波信号的衰减，同时对内部开关电源产生的高频干扰信号，提供额外衰减（滤波），减小干扰。本阻波器具有体积小、成本低、使用简单的特点。

Description

一种微型阻波器

技术领域：

本实用新型提供一种微型阻波器，贴装于具有低压电力线载波通讯功能的仪器、仪表内，与LC滤波电路配合，为载波模块提供阻抗匹配，另外过滤高频干扰信号，提高载波通信的可靠性与稳定性。

背景技术：

随着经济的发展和物联网的建设，通过低压电力线进行载波通信的应用也越来越广，涉及领域涵盖智能小区、自动抄表、家居智能化等，但是，低压电力线载波通信可靠性与稳定性不高，一方面源于信道本身的因素：低压电力线并不是专门用来传输通信数据的，它的拓扑结构和物理特性都与传统的通信传输介质，如双绞线、同轴电缆、光纤等不同，它在传输通信信号时信道特性相当复杂，负载多，噪声干扰强，信道衰减大，信道延时，通信环境相当恶劣。我国低压电力线载波通信的起步较晚，但发展较快，多年来，该领域研究人员均在积极寻求各种提高通信可靠性和稳定性的解决方案。

另一方面，主要体现在仪器仪表本身对载波通信电路的设计不良造成，目前，仪器仪表厂家在设计载波通信电路的时候，更多的是凭借个人经验，对影响载波通信因素的认识存在很多误区，同时，没有成熟的产品、没有相应的理论基础支撑，更增加了载波通信的不稳定因素，同时也制约了载波通信的推广应用。

发明内容：

本实用新型针对具有低压电力线载波通信功能的仪器、仪表设计的体积小、低成本、效果好、应用简单的一种微型阻波器。

本实用新型的目的是通过以下措施实现的：

一种微型阻波器，其特征是：它由电感、电阻、电容连接而成，三者相互并联连接，并于两侧接线端各设一引脚；或者电阻与电容串联后，再与电感并联，并于两侧接线端各设一引脚。

该阻波器安装于载波通讯模块之后，LC滤波电路之前，串联在电源线上。

所述两个引脚（镀锡焊盘），无方向性区分，贴装在具有低压电力线载波通讯功能的仪器仪表内部的PCB板上。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

现有的低压电力线载波通信，其载波通讯技术不成熟，没有较好的产品，载波通信的可靠性与稳定性不高。

本实用新型采用电感、电容与电阻并联谐振的方式设计的阻波器，它与开关电源的EMI滤波器配合使用，可以实现在特定的频率点产生一定的阻抗，与电网等效阻抗相匹配，避免载波高频载波信号的衰减，同时对内部开关电源产生的高频干扰信号，提供额外衰减（滤波），减小干扰。

本实用新型的阻波器具有体积小、成本低、使用简单的特点。

附图说明：

图1为阻波器的原理图一。

图2为阻波器的原理图二。

图3为阻波器的应用原理图。

图4为高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线一。

图5为高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线二。

图6为高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线三。

图7为高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线四。

具体实施方式：

本实用新型的微型阻波器由电感、电容、电阻连接而成，通过在铁氧体磁芯外缠绕线圈，磁芯与线圈之间相互绝缘，形成电感。电感、电容、电阻三者相互并联形成阻波器，该阻波器需要同LC滤波电路配合使用。该阻波器元件设置一外罩式壳体内，具有两个引脚（镀锡焊盘），即阻波器的两个接线端，引角无方向性区分如图1，贴装于具有低压电力线载波通讯功能的仪器仪表内部PCB线路板上，位于载波通信模块之后，LC滤波电路之前，串联在电源线上如图3,为载波耦合装置（载波模块）提供匹配的负载阻抗，降低高频载波信号的衰减，同时对高频干扰信号滤波，降低干扰，提供稳定可靠的通信质量。

如图2所示，本实用新型阻波器还可以采用另一种电路结构，即采用电阻与电容串联后，再与电感并联，并于两侧接线端各设一引脚。

载波耦合装置（载波模块）的工作衰减主要包括耦合装置的固有衰减和附加衰减，固有衰减通常较小，一般小于等于0.2dB；主要的衰减是附加衰减，这主要是由于阻抗的失配引起，由于电力线等效阻抗与载波发射机阻抗不匹配，发射信号功率很难发送到电力线上，这样就导致通信距离非常短，甚至无法通信。当阻抗匹配时，负载上得到的功率最大，工作效率最高。当阻抗失配时，输出功率降低，影响通信质量，抗干扰能力降低。由于发信输出电平降低，接收信号电平也降低，型号噪声比下降，通信质量下降。

耦合装置的负载阻抗应等效于其接入点处的电力线路阻抗（典型值50欧姆）。阻波器与LC滤波配合，提供阻抗匹配R = Rd + RLC（Rd：阻波器等效电阻；RLC：LC滤波等效电阻）。

阻波器（见图1）等效电阻：Rd = R // Rcd // RLd

Rcd：Cd的等效电阻

Rcd = |Zc| (Cd电容的阻抗的模值)

Zc = 1/(C*s) (C：Cd电容的容值，s：s平面)

s = σ + jω≈jω (σ：实部，j：虚数的符号，ω：角频率)(公式1)

ω= 2*π*f (f：载波信号的频率)（公式2）

RLd：Ld的等效电阻

RLd = |ZL| (Ld电感的阻抗的模值)

ZL = L*s (L：Ld电感的感值，s：见公式1)

LC滤波（见图3）等效电阻：RLC = RL // RC

RL = L*s (L：L1电感的感值，s：见公式1)

RC = 1/(C*s) (C：C1电容的容值，s：见公式1)

LC滤波的目的，是对仪器内的高频干扰信号进行滤波，降低对载波通信的干扰，通常，在载波通信的频点范围内，有时候很难将该高频干扰信号衰减到一个很理想的水平，此时，阻波器可以在LC滤波的基础上，在载波通信频点范围提供一个额外的衰减，达到较理想的滤波效果。

实施例一：

如图1，本实用新型的微型阻波器由电感LD、电阻CD、电容RD三者相互并联而成，并于两侧接线端各设一引脚。两个引脚贴装在具有低压电力线载波通讯功能的仪器仪表内部的PCB板上。阻波器安装于载波通讯模块之后，LC滤波电路之前，串联在电源线上。

针对国内常用的低压电力线载波方案，本实用新型的阻波器的设计参数选择如下：

应用实例1：

针对载波频率120KHz±7.5KHz的载波模块：

实施例1阻波器的设计参数：R = 221Ω；L = 100uH；C = 18nF；

高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线如图4所示。

应用实例2：

针对载波频率270KHz±15KHz的载波模块：

实施例1阻波器的设计参数：R = 221Ω；L = 100uH；C = 3.0nF；

高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线如图5所示。

应用实例3：

针对载波频范围401KHz~441KHZ，中心频率421KHz的载波模块：

实施例1阻波器的设计参数：R = 221Ω；L = 100uH；C = 1.5nF；

高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线如图6所示。

应用实例4：

针对载波频率76.8KHz±16KHz的载波模块：

实施例1阻波器的设计参数：R = 221Ω；L = 100uH；C = 47nF；

高频滤波衰减及阻抗频率特性曲线如图7所示。

由以上应用实例可见，在低压电力线载波通信中，本实用新型的阻波器能够为载波耦合装置提供匹配阻抗，可以有效的降低高频载波信号的衰减，同时配合LC电路，对高频干扰信号特别是表计内开关电源开关频率在载波通信频点，提供很好的滤波效果，能有效的降低干扰。本实用新型体积小、成本低、使用方便、产品化程度高、效果好，具有较高的市场推广价值。

实施例2：

如图2，本实用新型的微型阻器也可以采用另一种电路结构，即电阻RD与电容CD串联后，再与电感LD并联，并于两侧接线端各设一引脚。其应用同实施例1。

Claims

1.一种微型阻波器，其特征是：它由电感、电阻、电容连接而成，三者相互并联，并于两侧接线端各设一引脚；或者电阻与电容串联后，再与电感并联，并于两侧接线端各设一引脚。

2.根据权利要求1所述的微型阻波器，其特征是：该阻波器安装于载波通讯模块之后，LC滤波电路之前，串联在电源线上。

3.根据权利要求1所述的微型阻波器，其特征是：所述两个引脚贴装在具有低压电力线载波通讯功能的仪器仪表内部的PCB板上。

4.根据权利要求1所述的微型阻波器，其特征是：对中载波频率中心为120KHz的载波模块，阻波器的设计参数为：R = 221Ω；L = 100uH；C = 18nF。

5.根据权利要求1所述的微型阻波器，其特征是：对中载波频率中心为270KHz的载波模块，阻波器的设计参数为：R = 221Ω；L = 100uH；C = 3.0nF。

6.根据权利要求1所述的微型阻波器，其特征是：对中载波频率中心为421KHz的载波模块，阻波器的设计参数为：R = 221Ω；L = 100uH；C = 1.5nF。

7.根据权利要求1所述的微型阻波器，其特征是：对中载波频率中心为76.8KHz的载波模块，阻波器的设计参数为：R = 221Ω；L = 100uH；C = 47nF。