1、 電力線載波雙向傳輸模塊研究一、文獻綜述1.本課題研究的目的和意義電力線載波(Power Line Carrier PLC通信是利用高壓電力線(在電力載波領域通常指35kV及以上電壓等級、中壓電力線(指10kV電壓等級或低壓配電線(380/220V用戶線作為信息傳輸媒介進行語音或數據傳輸的一種特殊通信方式。近年來,高壓電力線載波技術突破了僅限于單片機應用的限制,已經進入了數字化時代。并且隨著電力線載波技術的不斷發展和社會的需要,中/低壓電力載波通信的技術開發及應用亦出現了方興未艾的局面。電力線上網充分利用現有的配電網絡基礎設施,無需任何布線,是一種“N o NewWires”技術。可以節省了巨

2、大的新增投資。目前,我國擁有全世界長度排名第二的電力輸電線路,全國500kV和330kV的電力線路長達25094.16Km,220 Kv線路107348.06Km,加上110Kv線路共計310000Km,可繞地球近8圈。我國目前電話用戶不到3億,但用電用戶已超過10億,顯然這連接10億用戶的既存電力線是提供上網服務的巨大物質基礎,直接在覆蓋全國的電力網絡上架構互聯網連接將比現在鋪設光纖的方式節省大量的人力和物力。因此,隨著用戶的增長,局端設備可以隨時進行動態增加。這一點對于運營商來說就意味著,他可以不必在設備采購初期投入巨大的資金。因此也有寬帶網絡接入“最后一公里”最具競爭力的解決方案之稱。利

3、用電力上網全天候在線的特點,可輕松實現數據、語音、視頻以及電力于一體的“四網合一”!更可以在智能家用電器控制、數字化社區服務、小區安防等領域大顯身手。2.國內外研究現狀電力線通信技術出現于本世紀二十年代初期。應用電力線傳輸信號的實例最早是電力線電話,它的應用范圍是在同一個變壓器的供電線路以內,將電信號從電力線上濾下來。1991年美國電子工業協會確認了三種家庭總線,電力線是其中一種。1997年10月,Northern Telecom公司宣布進行數字電線技術的開發,這項技術將使電力公司能夠在電力線上以1Mbps的速度傳送數據和話音業務。去年西門子的PLC技術將電力線總線的家庭擴大到小區的電信接入網

4、端口,而且能以1Mbps的速率傳輸數據。進展在今年加快。由思科、英特爾、惠普、松下和夏普等13家公司已于今年4月成立“家庭插電聯盟”(HomePlug Powerline Alliance,致力于創造共同的家用電線網絡通訊技術標準。今年底前,正式的“電線”標準可望定案,而第一批使用此技術的產品可望在年內推出。歐洲也不示弱。在今年德國漢諾威信息技術大展上,德國電力工業巨頭RWE 電力公司推出了名叫電力網的新技術,這種新的傳輸技術將能通過電源線路傳輸各種互聯網數據信號,從而大大推進互聯網的普及。用戶只需花上幾分鐘時間,把特制的調制解調器與普通的電線插口相接,就可以上網瀏覽,速度也可達到每秒2兆比特

5、的寬帶標準。德國聯邦議院議會上院新近通過一項議案,批準使用能使互聯網信息通過電力線和墻上電源插座傳輸的技術。日本將在2001年內制定出連接裝置的技術標準。日本九州電力公司和東京電力公司與三菱電機、富士通、松下電器等合作,開發通過電力線路傳送和接收圖像的技術,并定于2001年內推出實用產品。在我國,四十年代已有日本生產的載波機在東北運行,做為長距離調度的通信手段。從1999年起,我國電科院就開始對高速PLC進行研究,并在2001年8月,在沈陽建立了第一個實驗網絡。又從2001年12月起,國電通信中心開始組織國內外廠商在北京居民區開展PLC應用試驗,這些公司包括韓國的Xeline(1 4Mb/s系

6、統、瑞士ASCOM公司(4.5Mb/s系統、美國Leap公司(14Mb/s、西班牙的DS2公司.福建電力試驗研究院(10Mb/s系統,以及電科院(14Mb/s 系統等。最近,我國福建省電力試驗研究院研制成功“數字化輸電線路技術“的核心產品電力調制解調器及多個相關產品,其傳輸速率達到10M。同時國電通信中心采用國內外電力線通信(PLC組網設備,在北京某生活小區成功地進行了lnternet接人試驗,并獲得了較理想效果。隨著研究的深入,PLC也向更高速率發展。例如將速率提高到100Mb/s,甚至200 Mb/s。屆時,高速PLC將為寬帶接入通信作出更大貢獻.3.研究內容本課題是針對電力線載波雙向傳輸

7、模塊及數據傳輸特性的研究,結合電路設計,電力線調制解調器芯片,振蕩器、功放、T/R轉向開關、耦合電路,protel軟件,單片機系統知識,計算機仿真分析等相關知識。1、電力線調制解調器芯片的簡介:a、ST7536 一種半雙工同步調頻調制解調器,可在電力線上以600bps或12 00bps的速率進行數據傳輸符合歐洲CENELECEN50065 1和ENELDH028/29標準以及USFCC規定。ST7536使用了調頻技術(FSK,可在非常噪雜的電力線傳輸環境中實現了低成本的穩定的數據傳輸。b、ST7537:一種半雙工異步調頻調制解調器。使用了調頻技術(FSK,雖然在這種傳輸環境中,使用調幅技術更為

8、可靠,但是由于調幅技術產生噪聲,并且頻譜很寬,實現起來非常復雜,因而成本大大增加。2、protel軟件:用以產生各種用途的高質量電路原理圖,在這里主要是用與硬件原理圖和印刷電路板圖的繪制和研究。使用protel軟件繪出所設計的電路原理圖和印刷電路板圖。3、計算機仿真分析:仿真就是用不同的物理裝置或者數學數據處理系統,全部或者部分地模仿所設計機器的運動和數據處理系統,使模仿的系統能夠像被模仿的系統一樣接受同樣的數據,執行同樣的程序,完成類似的動作,獲得同樣的結果。在這里主要是對用電阻和電容組成的模擬網絡進行仿真分析,以研究機構的最佳結構參數組合,為實際的機構設計和制造提供準確信息。在本課題中主要

9、是用MATLAB進行仿真。4、單片機系統:電力線載波雙向收發模塊電路組成最小單片機系統。二、技術路線在發送時,利用調制技術將用戶數據進行調制,把載有信息的高頻加載于電流,然后在電力線上進行傳輸;在接收端,先經過濾波器將調制信號取出,再經過解調,就可得到原通信信號, 并傳送到計算機或電話,以實現信息傳遞。PLC 設備分局端和調制解調器,局端負責與內部PLC調制解調器的通信和與外部網絡的連接。在通信時,來自用戶的數據進入調制解調器調制后,通過用戶的配電線路傳輸到局端設備,局端將信號解調出來,再轉到外部的Internet。具體的電力線載波雙向傳輸模塊的設計思想:由調制器、振蕩器、功放、T/R轉向開關

10、、耦合電路和解調器等部分組成的傳輸模塊,其中振蕩器是為調制器提供一個載波信號。在發射數據時,待發信號從TXD端發出后,經調制器進行調制,然后將已調信號送到功放級進行放大,再經過 T/R轉向開關和耦合電路把已調信號加載到電力線上。接收數據時,發射模塊發送出的已調信號通過耦合電路和T/R 轉向開關進入解調器,經解調器解調后提取原始信號,并將原始信號從RXD 端送到下一級的數字設備中。三、畢業設計(論文進度安排一調研:(4周根據畢業設計題目的要求查閱有關資料;資料來源:1.科技期刊論文(中文全國學位論文集(中文;2. 美國工程索引(英文;3. 教科書、技術手冊機及其它相關書籍和資料。二材料綜合(1周1 閱讀科技期刊論文或學位論文,精讀45篇,泛讀10篇以上;2 寫出綜述:內容包括課題的目的和意義、國內外研究現狀和研究內容;3 寫出開題報告:內容包括文獻綜述、技術路線、進度安排和預期結果;三畢業設計的具體內容(5周1 設計方案的確定2 方案中的各部分的設計。四畢業設計的整理(1.5周五