CN204231343U - 一种高速电力线载波通信系统信号分配器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高速电力线载波通信系统信号分配器，包括载波信号耦合器、第一载波信号调制解调器、第二载波信号调制解调器、第一通信终端和第二通信终端，所述第一载波信号调制解调器与第一通信终端相连接，所述第二载波信号调制解调器与第二通信终端相连接，还包括信号分配器，所述信号分配器的输入端与载波信号耦合器相连接；所述信号分配器包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与第一载波信号调制解调器相连接，所述第二输出端与第二载波信号调制解调器相连接。本实用新型具有成本低且抗干扰能力强的优点。

Description

一种高速电力线载波通信系统信号分配器

技术领域

本实用新型提出了一种高速电力线载波通信设备，尤其是涉及一种成本低且抗干扰能力强的高速电力线载波通信系统信号分配器。

背景技术

电力线载波通信(Power Line Carrier-PLC)是以电力输电线路作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。按照作为信息传输媒介进行载波信号传输的电力线电压等级可分为：高压电力线载波通信(35kV及以上电压等级)、中压电力线载波通信(10kV电压等级)、低压电力线载波通信(380/220V低压配电线)；按照信号调制方式可分为OFDM、FSK、PSK、ASK等，按照传输速率可分为窄带、宽带传输。一般电力线载波通信设备是载波通信终端将需要发送的信息以传统数字信号方式发送到载波信号调制解调器，载波信号调制解调器根据预设的调制方式对该信号进行调制，发送到载波信号耦合器，载波信号耦合器将经调制的载波信号(一般100kHz至40MHz不等)耦合到电力线上进行传输，信号的接收过程与此相反。这样整套设备必须有两个载波信号耦合器才能工作，成本非常高，不利于推广应用，而且抗干扰能力差。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种只需一个载波信号耦合器就能完成工作，且成本低、抗干扰能力强的信号分配器。本实用新型提供的一种高速电力线载波通信系统信号分配器，采用的技术方案如下：

一种高速电力线载波通信系统信号分配器，包括载波信号耦合器、第一载波信号调制解调器、第二载波信号调制解调器、第一通信终端和第二通信终端，第一载波信号调制解调器与第一通信终端相连接，第二载波信号调制解调器与第二通信终端相连接，还包括：信号分配器，信号分配器的输入端与载波信号耦合器相连接；信号分配器包括第一输出端和第二输出端，第一输出端与第一载波信号调制解调器相连接，第二输出端与第二载波信号调制解调器相连接。

进一步特征为信号分配器还包括LC带通滤波器、阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器、隔离电阻、第一负载电阻和第二负载电阻，LC带通滤波器和分配自耦变压器分别与阻抗匹配自耦变压器相连接，第一输出端和第二输出端分别与分配自耦变压器相连接，隔离电阻连接于第一输出端、第二输出端之间，第一负载电阻与第一输出端相连接，第二负载电阻与第二输出端相连接。

进一步特征为信号分配器还包括补偿电容，补偿电容与阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器之间的连线相连接。

进一步特征为LC带通滤波器由LC滤波网络电感和LC滤波网络电容相串联组成。

进一步特征为第一负载电阻的阻值和第二负载电阻的阻值相等。

进一步特征为隔离电阻的阻值为第一负载电阻阻值的两倍。

本实用新型同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本实用新型具有信号分配器，将一路电力线载波通信信号分配为彼此不会发生相互干扰的两路载波信号，实现了通过一个载波信号耦合器即可保证两个电力线载波通信终端的正常通信，从而达到减少载波信号耦合器的安装数量、降低系统成本、并且改善邻频信号的相互干扰的作用。

2、本实用新型具有LC带通滤波器，能够稳定信号，减少干扰，确保信号稳定传输。

3、本实用新型具有补偿电容，补偿分配自耦变压器流、阻抗匹配自耦变压器间连线的电感，保证频率特性。

4、本实用新型具有隔离电阻，且隔离电阻的阻值为第一负载电阻、第二负载电阻阻值的两倍，使得两个输出端传输信号相互独立而不受影响，保证了传输的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种高速电力线载波通信系统信号分配器的电路原理图；

图2是本实用新型一种高速电力线载波通信系统信号分配器的实施例中第一通信终端的信噪比图；

图3是本实用新型一种高速电力线载波通信系统信号分配器的实施例中第二通信终端的信噪比图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种高速电力线载波通信系统信号分配器，包括载波信号耦合器1、第一载波信号调制解调器2、第二载波信号调制解调器3、第一通信终端4和第二通信终端5，第一载波信号调制解调器2与第一通信终端4相连接，第二载波信号调制解调器3与第二通信终端5相连接，还包括信号分配器6，信号分配器6的输入端与载波信号耦合器1相连接；信号分配器6包括第一输出端61和第二输出端62，第一输出端61与第一载波信号调制解调器2相连接，第二输出端62与第二载波信号调制解调器3相连接。

本实用新型的优选方式为：信号分配器6还包括LC带通滤波器63、阻抗匹配自耦变压器64、分配自耦变压器65、隔离电阻66、第一负载电阻67和第二负载电阻68，LC带通滤波器63和分配自耦变压器65分别与阻抗匹配自耦变压器64相连接，第一输出端61和第二输出端62分别与分配自耦变压器65相连接，隔离电阻66连接于第一输出端61、第二输出端62之间，第一负载电阻67与第一输出端61相连接，第二负载电阻68与第二输出端62相连接。

信号分配器6还包括补偿电容69，补偿电容69与阻抗匹配自耦变压器64、分配自耦变压器65之间的连线相连接。

LC带通滤波器63由LC滤波网络电感631和LC滤波网络电容632相串联组成。

第一负载电阻67的阻值和第二负载电阻68的阻值相等。

隔离电阻66的阻值为第一负载电阻67阻值的两倍。

实施例

具体来说，载波信号首先在输入端通过一个由LC滤波网络电感631、LC滤波网络电容632相串联组成的1-40MHz的LC带通滤波器63滤除1-40MHz外的信号，再通过阻抗匹配自耦变压器64将载波信号传输至分配自耦变压器65，分成两路流向第一输出端61和第二输出端62。

本实施例中LC带通滤波器63设计指标如下:

1)中心频率:20MHz；

2)-2dB带宽:≥40MHz；

3)插入损耗:≤2dB；

4)阻带抑制1:f0±5MHz时,抑制≥40dB；

5)阻带抑制2:f＝24MHz时,抑制≥50dB；

6)工作温度:-55℃～85℃；

7)阻抗:50Ω。

阻抗匹配自耦变压器64在本实施例中为阻抗变换变压器，在环形高频磁芯上绕成，在本实施例中，其输入端到地与抽头到地的匝数比是1.414比1，阻抗比是2比1，中心抽头负载是25Ω，输入端阻抗为50Ω。分配自耦变压器65在本实施例中为分配变压器，它是根据传输线原理将一漆包线的末端和另一根漆包线的头端相接作为中心抽头在环形高频磁芯上并绕数圈制成，阻抗匹配自耦变压器64和分配自耦变压器65的漆包线采用线径可以根据公式：

D＝1.13(I/J)^1/2

计算出来，I是电流大小，J是电流密度，不同的取值计算出的线径不同。由于高频电流在导体中会有趋肤效应，所以在确定线经时还要计算不同频率时导体的穿透深度。

阻抗匹配自耦变压器64和分配自耦变压器65的中心抽头的阻抗为50/2Ω，即25Ω。根据传输线的原理，阻抗匹配自耦变压器64和分配自耦变压器65的线圈展开长度应远小于波长，否则高频频响不理想。若展开长度短了则圈数必然减少，电感量也必然减小，导致低频频响变坏，因此要求磁芯的导磁率要高，高频损耗要小，只有这样才能保证分配器的带宽，在本实施例中，所选用的阻抗匹配自耦变压器64和分配自耦变压器65的参数如下：

1)应用范围：耦合变压器

2)种类：电感磁珠

3)绕线形式：内绕式

4)电感量：0.0046

第一输出端61和第二输出端62的相互隔离是由隔离电阻66来实现的。如果在第一输出端61上送入信号，信号经分配自耦变压器65流向阻抗匹配自耦变压器64，同时第二输出端62上感应出一个反向电流，但通过隔离电阻66有一个和第一输出端61同相的电流流向第二输出端62，隔离电阻66的阻值为第一负载电阻67、第二负载电阻68阻值的两倍，这两个电流大小相等方向相反，进而相互抵消。补偿电容69用于补偿分配自耦变压器65、阻抗匹配自耦变压器64间连线的电感，保证频率特性。从中心抽头上送入信号，分成两路流向第一输出端61和第二输出端62，由于电路是对称的，所以这两个输出信号功率相等，相位也相等，两个输出端分别接50欧第一负载电阻67和50欧第二负载电阻68。输入端送入的信号等分到第一输出端61和第二输出端62，每个输出端上得到一半功率，即3dB的损耗，实际上加上导线和磁芯的损耗，总的损耗约4dB。

最终得到的信号分配器6各技术指标如下：

(1)频率范围:1-40MHz；

(2)反射损耗:≤20dB；

(3)插入损耗:≤4.8dB；

(4)阻带抑制1:f0±5MHz时,抑制≥40dB；

(5)阻带抑制2:f＝24MHz时,抑制≥50dB；

(6)相互隔离度:≥30dB；

(7)阻抗:50Ω。

如图2和图3，是以4-34MHz工作频率，在1.5公里长度的10kV架空线路实测本实用新型的第一输出端61和第二输出端62的高速电力线载波通信终端信噪比图形。其中，横坐标为工作频率，纵坐标为信噪比。

另外，以上实施方式是主要针对1-40MHz的高速电力线载波通信设计的，如果调整改变LC滤波网络电感、LC滤波网络电容、阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器、隔离电阻等的参数，本实用新型专利同样适用于其它电力线载波通信。

本实用新型具有信号分配器，将一路电力线载波通信信号分配为彼此不会发生相互干扰的两路载波信号，实现了通过一个载波信号耦合器即可保证两个电力线载波通信终端的正常通信，从而达到减少载波信号耦合器的安装数量、降低系统成本、并且改善邻频信号的相互干扰的作用。

本实用新型具有LC带通滤波器，能够稳定信号，减少干扰，确保信号稳定传输。

本实用新型具有补偿电容，补偿分配自耦变压器流、阻抗匹配自耦变压器间连线的电感，保证频率特性。

本实用新型具有隔离电阻，且隔离电阻的阻值为第一负载电阻、第二负载电阻阻值的两倍，使得两个输出端传输信号相互独立而不受影响，保证了传输的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高速电力线载波通信系统信号分配器，包括载波信号耦合器、第一载波信号调制解调器、第二载波信号调制解调器、第一通信终端和第二通信终端，所述第一载波信号调制解调器与第一通信终端相连接，所述第二载波信号调制解调器与第二通信终端相连接，其特征在于，还包括信号分配器，所述信号分配器的输入端与载波信号耦合器相连接；

所述信号分配器包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与第一载波信号调制解调器相连接，所述第二输出端与第二载波信号调制解调器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高速电力线载波通信系统信号分配器，其特征在于，所述信号分配器还包括LC带通滤波器、阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器、隔离电阻、第一负载电阻和第二负载电阻，所述LC带通滤波器和分配自耦变压器分别与阻抗匹配自耦变压器相连接，所述第一输出端和第二输出端分别与分配自耦变压器相连接，所述隔离电阻连接于第一输出端和第二输出端之间，所述第一负载电阻与第一输出端相连接，所述第二负载电阻与第二输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的一种高速电力线载波通信系统信号分配器，其特征在于，所述信号分配器还包括补偿电容，所述补偿电容与阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器之间的连线相连接。

4.根据权利要求2所述的一种高速电力线载波通信系统信号分配器，其特征在于，所述LC带通滤波器由LC滤波网络电感和LC滤波网络电容相串联组成。

5.根据权利要求2所述的一种高速电力线载波通信系统信号分配器，其特征在于，所述第一负载电阻的阻值和第二负载电阻的阻值相等。

6.根据权利要求5所述的一种高速电力线载波通信系统信号分配器，其特征在于，所述隔离电阻的阻值为第一负载电阻阻值的两倍。