CN204068969U - 一种电力线载波通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是有关于一种电力线载波通信系统，包括感应电路、信号处理电路和中央处理单元。所述信号处理电路包括耦合电路和数字电力线载波机，耦合电路的输出信号依次通过带通滤波电路和前级放大电路输入到数字电力线载波机，数字电力线载波机的输出信号通过功率放大电路输入到耦合电路。电力线通过感应电路连接到耦合电路。上位机依次通过通信接口电路、中央处理单元连接到数字电力线载波机。本实用新型具有的有益效果：在相同信道带宽条件下，相对于模拟电力线载波系统能传输的电话路数增多，数据容量大，频带利用率提高。数字方式抗干扰能力强，通信质量得到提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信设备技术领域，特别是涉及一种电力线载波通信系统。
背景技术
电力线载波（PLC）是电力系统特有的通信方式，电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。
近年来电力线载波技术突破了仅限于ARM处理器应用的限制，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。电力线载波通信这座被国外传媒喻为未被挖掘的金山正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。
电力线载波通信在电力通信网中占有重要地位，而电力载波机是电力线载波通信系统的主要组成部分，其性能好坏直接影响电力线载波通信系统的质量。目前，市场上存在的多为模拟电力线载波机，其存在数据容量小，频带利用率低下，抗干扰能力弱等技术问题。
由此可见，在电力线载波通信技术当中，现有的电力线载波机在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种电力线载波通信系统，实属当前重要研发课题之一。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电力线载波通信系统，使其解决上述的技术难题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电力线载波通信系统，包括感应电路、信号处理电路和中央处理单元。所述信号处理电路包括耦合电路和数字电力线载波机，耦合电路的输出信号依次通过带通滤波电路和前级放大电路输入到数字电力线载波机，数字电力线载波机的输出信号通过功率放大电路输入到耦合电路。电力线通过感应电路连接到耦合电路。上位机依次通过通信接口电路、中央处理单元连接到数字电力线载波机。
进一步的，所述的耦合装置包括线路阻波器、耦合电容器、结合滤波器和高频电缆。
进一步的，所述的数字电力线载波机通过高频电缆与耦合装置相连接。
进一步的，所述的数字电力线载波机主要由时分复用模块、数字调制模块、高频设备模块组成。
进一步的，所述的中央处理单元为ARM处理器。
进一步的，所述的通信接口电路为UART通信接口电路。
本实用新型的优点及有益效果是：
1）在相同信道带宽条件下，数据容量大，频带利用率提高；
2）数字方式抗干扰能力强，通信质量得到提高；
3）话音、远动和呼叫信号都变为数字形式，可不必再考虑发信功率的分配,以全功率发出即可；
4）提供的数字接口能适应综合业务数字网的发展趋势，便于灵活组网；
5）便于用外部计算机实时修改设备参数及工作状态，实现自动监测与控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据该附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种电力线载波通信系统的系统结构图；
图2是本实用新型的耦合电路的连接结构示意图。
具体实施方式
为了克服现有电力通信领域中电力载波机所存在的传输数据容量小，频带利用率低等技术问题，本实用新型提供了一种电力线载波通信系统，可有效解决上述的技术问题，下面仅以本实用新型一种较佳的实施方式为例来进行说明。
以输电线路为载波信号的传输媒介的电力通信系统。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，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。电力线载波通信与一般架空线载波通信的不同点是：在同一电网内可用的频谱范围自8kHz～500kHz，只能开通有限的通道,如每个单向通道需占用标准频带4kHz,则该频带不能重复使用，否则将产生严重的串音干扰。故一般电力线载波设备均采用单路单边带体制，每条通道双向占用2×4kHz带宽,总共61条电路。如果需要开更多电路，则必须采取加装电网高频分割滤波器的隔离措施。
请结合图1，图2所示，一种电力线载波通信系统，包括感应电路2、信号处理电路13和中央处理单元9。所述信号处理电路13包括耦合电路3和数字电力线载波机6，耦合电路3的输出信号依次通过带通滤波电路5和前级放大电路7输入到数字电力线载波机6，数字电力线载波机6的输出信号通过功率放大电路4输入到耦合电路3。电力线1通过感应电路2连接到耦合电路3。上位机12依次通过通信接口电路11、中央处理单元9连接到数字电力线载波机6。所述的耦合电路11包括线路阻波器21、耦合电容器22、结合滤波器23和高频电缆24。所述的数字电力线载波机6通过高频电缆24与耦合电路3相连接。所述的数字电力线载波机6主要由时分复用模块、数字调制模块、高频设备模块组成。所述的中央处理单元9为ARM(Advanced RISC Machines，精简指令集计算机 )处理器。所述的通信接口电路11为UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收和发送器）通信接口电路。8为外围电路，10为供电电路。
上述技术方案的工作原理如下：感应电路2从电力线1上感应到的载波信号经信号处理电路处理后再由ARM处理器9进行深度处理，处理后的数据通过UART通信接口电路11传输到上位机12上。上位机12发送的下行信号经过ARM处理器9发送到信号处理电路13中处理后再通过感应电路2输入到电力线1。信号处理电路13中，由感应电路2从电力线1上感应到的载波信号经由耦合电路3输入到带通滤波器5，滤掉杂波，再把信号输入到前级放大器电路7，前级放电路7将接收的信号进行不失真放大，再输入数字电力线载波6机进行处理。上位机1发送的下行信号经过数字电力线载波机6处理后的信号通过功率放大电路4进行放大，再经耦合电路3通过感应电路2输送到电力线1中。
数字电力载波机6是本实施例的主要组成部分，主要实现调制和解调，即在发端将音频搬移到高频段电力线载波通信频率，完成频率搬移，载波机性能好坏直接影响电力线载波通信系统的质量。
耦合电容22和结合滤波器23组成一个带通滤波器，其作用是通过高频载波信号，并阻止电力线1上的工频高压和工频电流进入载波设备，确保人身、设备安全。
线路阻波器21串接在电力线路和母线之间，是对电力系统一次设备的“加工”，故又称“加工设备”，加工设备的作用是通过电力电流、阻止高频载波信号漏到变压器和电力线分支线路等电力设备，以减小变电站和分支线路对高频信号的介入损耗及同一母线不同电力线路上高频通道。
时分复用模块将多路数据或数字化语音信号进行帧复用，复用后的信号速率通常可达10~100Kb/s。
数字调制模块将时分复用设备输出的高速信号通过正交幅度调制（QAM）、网络编码制（TCM）或多载波调制（MCM）等新型的高效数字编码调制技术，转换为符合电力线载波频带要求的调制信号。
高频设备模块完成频率搬移、功率放大、阻抗匹配等功能。DPLC可以和APLC一样采用二线双频制通信方式，收发信机分别工作于不同的频带上，还可利用回拨抵消技术、采用二线单频制通信方式，从而节省电力线载波的频率资源。
对数字电力载波机6的要求：
提供现有APLC的各种业务及新增数据通信业务；
通道容量应比较APLC至少大3倍以上；
占用与APLC相同的频宽，且不改变原有的频谱分配；
具有良好的可扩充性能。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的方法，但不论在其形式上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电力线载波通信系统，其特征在于，包括感应电路（2）、信号处理电路（13）和中央处理单元（9）；所述信号处理电路（13）包括耦合电路（3）和数字电力线载波机（6），耦合电路（3）的输出信号依次通过带通滤波电路（5）和前级放大电路（7）输入到数字电力线载波机（6），数字电力线载波机（6）的输出信号通过功率放大电路（4）输入到耦合电路（3）；电力线（1）通过感应电路连接到耦合电路（3）；上位机（12）依次通过通信接口电路（11）、中央处理单元（9）连接到数字电力线载波机（6）。
2.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信系统，其特征在于：所述的耦合装置包括线路阻波器（21）、耦合电容器（22）、结合滤波器（23）和高频电缆（24）。
3.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信系统，其特征在于：所述的数字电力线载波机（6）通过数字电力线载波机（6）与耦合电路（3）相连接。
4.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信系统，其特征在于：所述的数字电力线载波机（6）主要由时分复用模块、数字调制模块、高频设备模块组成。
5.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信系统，其特征在于：所述的中央处理单元（9）为ARM处理器。
6.根据权利要求1所述的一种电力线载波通信系统，其特征在于：所述的通信接口电路（11）为UART通信接口电路。
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