CN204272113U - 低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及通信技术领域，具体的说是涉及一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路。本实用新型采用技术方案是: 一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路，包括信号放大回路、信号耦合回路、保护输出回路,所述的耦合电路设置有并联电容电子开关组合回路;所述的信号放大回路与并电容电子开关组合回路串联连接，信号耦合回路与并联电容电子开关组合回路并联连接，信号耦合回路与保护输出回路并联连接。本实用新型一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路结构简单，成本低廉，可以快速实现载波信号频率的快速切换，适用于负荷变化较大且干扰严重的低压电力配电台区的载波通信。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，具体的说是涉及一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路。
背景技术
目前国内低压电力线载波通信有了很大的发展，但其通信效果不如人意，究其原因现有的载波通信都是采用单一载波频率进行通信，而低压配电网的主要功能是传输电能和实现能量转换,负载变化多样的特点，导致电网阻抗随机变化无规律可循，当电网负荷发生较大变化或有较强同频干扰信号时，就会出现通信稳定性差、通信效果不佳，使得低压电力线载波通信在推广应用中在一定的局限性。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种在使用某一频率通信因低压配网负荷发生变化或出现同频干扰造成通信效果不佳时，载波通信的信号发送端能迅速切换到另一通信效果较好的频率，从而保证载波通信处于畅通状态。
为实现上述目的，本实用新型采用技术方案是: 一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路，包括信号放大回路、信号耦合回路、保护输出回路,所述的耦合电路设置有并联电容电子开关组合回路;所述的信号放大回路与并电容电子开关组合回路串联连接，信号耦合回路与并联电容电子开关组合回路并联连接，信号耦合回路与保护输出回路并联连接。
本实用新型一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路与现有技术相比较有如下有益效果：本实用新型采用“电容隔离降压”、“电磁互感耦合”、“ LC 谐振式选频”“电子开关与电容组合切换频率”等电路的耦合形式，该组合形式的耦合电路具有高的载波信号传输效率,又具有可靠地隔离工频交流的能力。LC 谐振式选频，电子开关与电容组合切换频率方便。因此,该形式耦合电路具有频率切换迅速、抗干扰能力强和特点，可广泛应用于低压电力线载波通信系统中。
本实用新型可保证在使用某一频率通信时，因低压配网负荷发生变化或出现同频干扰造成通信效果不佳时，载波通信的信号发送端能迅速切换到另一通信效果较好的频率，从而保证载波通信处于畅通状态。
本实用新型通过控制并联电容电子开关组合回路的电子开关的合分，改变并联电容值，导致系统固有固有振荡频率改变。因此，切换载波信号频率，只需根据载波信号中心频率来控制的电子开关合分，使系统固有振荡频率与载波信号频率相等，就能快速实现载波信号发送端频率切换。本实用新型电路还可根据需要输出载波信号频率的频点的数量扩展电子开关和并联电容数量，可以得到更多的载波信号频率的频点数量。本实用新型一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路结构简单，成本低廉，可以快速实现载波信号频率的快速切换，适用于负荷变化较大且干扰严重的低压电力配电台区的载波通信。
附图说明
图1是本实用新型一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路技术方案作进一步描述。
如图1所示，本实用新型一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路包括信号放大回路1、信号耦合回路3、保护输出回路4,所述的耦合电路设置有并联电容电子开关组合回路2;所述的信号放大回路1与并电容电子开关组合回路2串联连接，信号耦合回路3与并联电容电子开关组合回路2并联连接，信号耦合回路3与保护输出回路4并联连接。
优选地，信号放大回路1的三极管Q1、信号耦合回路3的变压器T的原边线圈与并联电容电子开关组合回路2组成单调谐功率放大电路5。
优选地，并联电容电子开关组合回路2的并联电容C30、电子开关S30、电子开关S20、并联电容C20串联连接，并联电容C31、电子开关S31、电子S21、并联电容C21串联连接，并联电容C30和并联电容C31并联与变压器T副边一端连接，并联电容C20和并联电容C21并联与变压器T副边另一端连接及信号放大回路1的三极管Q1的集电极连接。
优选地，电子开关S30、S31、S20、S21及并联电阻C30、C31、C20、C21根据需要输出载波信号频率的频点的数量扩展。
优选地，电子开关是继电器接点、双向晶闸管、IGBT、IGCT、IGET便于控制的电子开关的任一种。
优选地，变压器T 采用带有抽头的变压器。
优选地，:所述的保护输出回路(4)中串联电容C1后，再并联瞬变抑制二极管TVS。电容C1起到通高频阻低频的作用，将掺杂在载波信号中的噪声和伪信号滤除，同时对50HZ 工频交流电起降压的作用,以减小变压器T所承受的工频交流电压,同时也可以防止变压器T饱和。
实施例1。
如图1所示 ,功率放大三极管Q1 、谐振耦合变压器T 的原边线圈(设为L) 和组合调谐电容C（设虚线框（2）里组合电容值为C）构成单调谐功率放大电路。
前级输出的高频载波小信号经由三极管Q1 及外围元件组成的单调谐功率放大选频电路,载波信号的载波中心频率与网络回路的固有的荡频率 相等时,回路谐振阻抗为最大且为纯电阻,回路阻抗；回路两端的电压值也为最大值，谐振电压U 经变压器T 的副边线圈将其耦合到低压电力线上，低压电力线上获得载波信号功率最大，通信效果最佳。因此，改变载波信号中心频率的同时，改变系统固有振荡频率，使载波信号中心频率与系统固有振荡频率f相等，就能获得最佳通信效果。
要改变图1的系统固有振荡频率，只须控制图1并联电容电子开关组合回路2内S30、S31、S20、S21电子开关合分的组合方式，就可以得到不同的组合电容值C，系统的固有频率也会随着组合电容值C的变化而变化。
如果当前的载波信号频率f n 因低压配网负荷发生变化或出现同频干扰造成通信效果不佳时，改载波信号中心频率为f k 的同时，改变S30、S31、S20、S21电子开关合分的组合形式，使系统的固有频率等于f k ,重新获得良好的通信效果。因此，通过控制S30、S31、S20、S21电子开关合分组合方式，使系统固有频率与载波信号频相致，实现载波通信发送端载波信号频率快速切换。
图1中谐振变压器T 有着双重作用:一方面,通过变压器耦合载波信号;另一方面,使通信电路与工频交流强电隔离。T 采用带有抽头的变压器,以减小由于Q1 的接入而使由组合电容C 跟变压器T 原边线圈组成的并联谐振网络的Q 值降低甚至停振。
为防止电路自激,在信号放大回路1的三极管Q1 发射极接入电阻R2 ,此电阻不能太大否则将影响发送功率。一般取值1Ω。
为了将载波信号以较高的效率传输到低压电力线上。电容C1启到通高频阻低频的作用，将掺杂在载波信号中的噪声和伪信号滤除，同时对50HZ 工频交流电起降压的作用,以减小变压器T所承受的工频交流电压,同时也可以防止变压器T饱和。所以C1 的一般应选择较高耐压值的电容。
由于电力线上的设备接入或者是断开,都有可能引起尖峰脉冲,并导致耦合电路的永久性损坏。同时系统可能受到诸如强雷电脉冲等瞬时过电压的干扰,所以在载波发送端与电力线的接口耦合电路中,采用TVS 是瞬变抑制二极管,起浪涌保护的作用,有效地避免后面电路被高压击穿。瞬变抑制二极管一般选择响应时间5ns ,吸收200A 电流、 瞬态功率1500W左右的即可。
另外，图1虚线框2中的电子开关可以继电器接点，也可以是双向晶闸管、IGBT、IGCT、IGET……等各种各样的便于控制的电子开关。
本方案采用“电容隔离降压”、“电磁互感耦合”、“ LC 谐振式选频”“电子开关与电容组合切换频率”等电路的耦合形式，该组合形式的耦合电路具有高的载波信号传输效率,又具有可靠地隔离工频交流的能力。LC 谐振式选频，电子开关与电容组合切换频率方便。因此,该形式耦合电路具有频率切换迅速、抗干扰能力强和特点，可广泛应用于低压电力线载波通信系统中。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路，包括信号放大回路(1)、信号耦合回路(3)、保护输出回路(4),其特征在于:所述的耦合电路设置有并联电容电子开关组合回路(2);所述的信号放大回路(1)与并电容电子开关组合回路(2)串联连接，信号耦合回路(3)与并联电容电子开关组合回路(2)并联连接，信号耦合回路(3)与保护输出回路(4)并联连接。
2.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路,其特征在于:所述的信号放大回路(1)的三极管Q1、信号耦合回路(3)的变压器T的原边线圈与并联电容电子开关组合回路（2）组成单调谐功率放大电路（5）。
3.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路,其特征在于: 所述的并联电容电子开关组合回路（2）的并联电容C30、电子开关S30、电子开关S20、并联电容C20串联连接，并联电容C31、电子开关S31、电子S21、并联电容C21串联连接，并联电容C30和并联电容C31并联与变压器T副边一端连接，并联电容C20和并联电容C21并联与变压器T副边另一端连接及信号放大回路(1)的三极管Q1的集电极连接。
4.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路,其特征在于:所述的电子开关S30、S31、S20、S21及并联电阻C30、C31、C20、C21根据需要输出载波信号频率的频点的数量扩展。
5.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路,其特征在于:所述的电子开关是继电器接点、双向晶闸管、IGBT、IGCT、IGET便于控制的电子开关的任一种。
6.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路,其特征在于: 所述的变压器T 采用带有抽头的变压器。
7. 根据权利要求1所述的低压电力线载波通信发送端载波信号频率切换耦合电路,其特征在于:所述的保护输出回路(4)中串联电容C1后，再并联瞬变抑制二极管TVS。
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