中的發(fā)送放大電路電源控制，使系統(tǒng)只有處于發(fā)送狀態(tài)時(shí)發(fā)送電路中的電壓放大和功率放大電路才能得到合適的工作電源而工作;系統(tǒng)處于接收狀態(tài)時(shí)，發(fā)送電路中的電壓放大和功率放大電路因得不到電源而不工作;而模塊中的接收信號(hào)通路的電壓放大電路是始終工作的。

2. 3 耦合保護(hù)窄帶濾波接口電路

根據(jù)上述接口電路的模型，可設(shè)計(jì)出低壓電力線通信發(fā)送端的接口電路，如圖3 所示。

圖3 載波發(fā)送端接口電路。

在發(fā)送電路中，三極管和變壓器組成調(diào)諧功率放大電路。該諧振變壓器TRANS4 有著雙重作用:

① 耦合載波信號(hào);

② 使通信電路與220 V/50 Hz的強(qiáng)電隔離，C14為耦合電容。

前級(jí)功放輸出的信號(hào)經(jīng)諧振網(wǎng)絡(luò)選頻，耦合到交流電力線上，其調(diào)諧回路的諧振頻率應(yīng)滿足：

若將中心頻率選在82. 05 kHz，C11 =1 000 pF，經(jīng)計(jì)算可得電感L 的取值在3. 76 mH左右。實(shí)用時(shí)，一般通過調(diào)節(jié)變壓器一次繞組電感量來調(diào)節(jié)中心頻率。C10 = 0. 56 μF，經(jīng)計(jì)算可得電感L4 = 6. 73 μF( 實(shí)用L4 = 6. 8 μF)，變壓器設(shè)計(jì)為部分接入功放，① 考慮阻抗匹配的需要;② 使變壓器及電力線側(cè)負(fù)載變化對(duì)諧振特性的影響最小。選取在電力線上的元件C10、C11、R35、CNR、L4時(shí)，既要考慮它們的通載波、隔離220 V/50 Hz 的強(qiáng)電能力，還要考慮器件的耐壓和功率、電路使用的安全及有效性。R35、CNR 還兼有展寬通頻帶的作用，但信號(hào)增益有所下降。

變壓器TRANS4 將電力線與接口電路的其余部分相隔離，發(fā)送信號(hào)送至電力線;然后，從電力線上取接收載波信號(hào);最后，濾除來自電力線上的干擾噪聲。

信號(hào)經(jīng)變壓器二次側(cè)、L4、C11、C10、CNR、R35耦合至電力線上，變壓器二次側(cè)、L4、C11、C10、CNR、R35組成了帶通濾波器，而低壓電力線阻抗R 具有時(shí)變特性。由此，可計(jì)算出經(jīng)變壓器二次側(cè)、L4、C11、C10、CNR、R35和低壓電力線阻抗R 組成的雙口網(wǎng)絡(luò)的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù):

式中，R、C、L 分別為雙口網(wǎng)絡(luò)的等效電阻、電容、電感。

低壓電力線通信接收端的接口電路如圖4 所示。電力線側(cè)的接口電路部分接收和發(fā)送信號(hào)共用，接收信號(hào)時(shí)，信號(hào)從交流220 V 的插座送入電力線，經(jīng)0. 5 A 熔斷器保護(hù)電路，由C10、CNR、R35、C11、變壓器線圈組成的降壓選頻電路( 中心頻率設(shè)計(jì)為82. 05 kHz) 及變壓器耦合后，經(jīng)由C12、C13及變壓器線圈組成的并聯(lián)諧振回路選頻，再經(jīng)L3、C9組成的濾波耦合到運(yùn)放進(jìn)行電壓放大及整形，放大整形后的信號(hào)輸入到電力線載波芯片。

圖4 載波接收端接口電路。

3 接口電路的仿真試驗(yàn)及分析

根據(jù)接口電路的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)，對(duì)雙口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析。在此，重點(diǎn)分析在不同低壓電力線阻抗條件下帶通濾波器的通頻帶，即該接口電路的頻率特性。頻率特性是*價(jià)該接口電路耦合性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。仿真顯示，當(dāng)電力線電阻為2、10、20、50、70、100 Ω 時(shí)，幅頻特性情況如表1 和表2 所示。

對(duì)50 Hz /220 V 強(qiáng)電的相對(duì)抑制力( dB)=

表1 不同電力線阻抗及不同中心頻率下的輸出幅度(Uop /V) 輸入信號(hào)幅度= 1 V。

表2 不同電力線阻抗的上、下限截止頻率及通頻帶。

從表1 和表2 的分析結(jié)果可見:電力線阻抗越大，接口電路的通頻帶就越寬，對(duì)信號(hào)的耦合性能也就越好，但選擇性差;反之，電力線阻抗越小，接口電路的通頻帶越窄，對(duì)信號(hào)的耦合性能就越差，但選擇性好。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析知，低壓電力線的統(tǒng)計(jì)阻抗一般在5 ～ 1 5 Ω之間[2]。因此，ST 7538電力線載波芯片所使用的60 ～ 132. 5 kHz 的載波信號(hào)均在通頻帶( 衰減小于3 dB) 范圍內(nèi)。也就是說，以82. 05 kHz 作為低壓電力線通信接口電路的中心頻率是合理的。用電力線載波芯片ST7538 其他載波頻率來收、發(fā)信號(hào)，也可用此接口電路。此接口電路有如下特性:① 滿足載波發(fā)射高阻抗的要求，提高了載波的加載效率;② 在滿足信號(hào)的耦合性能的同時(shí)，還兼顧對(duì)頻率選擇性的要求，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

在電路的具體安裝和調(diào)試過程中，通過調(diào)節(jié)電感磁來調(diào)節(jié)電感量，使通頻帶達(dá)到最佳。在基于電力線載波芯片ST 7538 低壓電力線載波通信實(shí)驗(yàn)中，選用82. 05 kHz 作為低壓電力線通信的中心頻率，設(shè)負(fù)載阻抗為5 ～ 15 Ω。試驗(yàn)結(jié)果表明，能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)控、群控?zé)艚M( 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信);能實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)( 信號(hào)中心頻率1 kHz ，頻率范圍0. 02 ～ 10 kHz) 的傳輸( 實(shí)現(xiàn)模擬通信);