电力线是给用电设备传送电能,而不是用来传送数据的,所以电力线对数据传输有许多限制:
首先,配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。其次,三相电力线间有很大信号损失 (10dB-30dB),一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。第三,不同信号耦合方式使电力载波信号的损失不同,耦合方式有线-地耦合,线-中线耦 合。线-地耦合方式与线-中线耦合方式相比,电力载波信号少损失十几分贝,但线-地耦合方式不是所有地区的电力系统都适用。第四,电力线自身的脉冲干扰, 加大了应用难度。第五,电力线对载波信号有高削减。当电力线上负荷很重时,线路阻抗可达1欧姆以下,造成对载波信号的高削减。实践中,当电力线空载时,点 对点载波信号可传输到几公里以外,但当电力线上负荷很重时,只能传输几十米。因此,需要进一步提高载波信号功率来满足数据传输的要求,但提高载波信号功率 会增加产品的成本和体积,而且,单一提高载波信号功率往往并不是最有效的方法。第六,电力线上有高噪声。电力线上接有各种各样的用电设备,阻性的、感性 的、容性的;有大功率的、小功率的。各种用电设备经常频繁开闭,就会给电力线上带来各种噪声干扰,而且幅度比较大。用耦合电感从 电力线上耦合下来的噪声一般就在10mV以上,而一般传输的数据信号会削减到1mV,如不采用电力线专用modem芯片来解调数据信号,通信距离会相当 短。第七,电力线可使数据信号变形。电力线是一个分布参数的网络,不同点对数据信号影响不一样,同时电力线是时刻动态变化的,不同时间对数据信号影响也不 一样,这就使发出的规则数据信号,经过电力线后,发生严重变形,必须加以特殊处理。
电力线造成传输信号的高削减和高变形,使电力线成为一个不太理想的通信媒介,但由于现代通信技术的发展,使电力线载波通信成为可能,其中数据信号的信噪比决定传输距离的远近。电力线载波通信的关键就是设计出一个功能强大的电力线载波专用modem芯片。
四、国内现有电力载波通信芯片技术特点
中国的电*性、电网结构及居民住宅分布状况使电力线载波通信在应用方面与国外有一些不同之处。近年来,不少国内公司也推出了自己的电力线载波通 信芯片,取得了一些可喜的突破。现有的电力波通信芯片的技术特点可以从调制方式、传输速率、通信频率、通信功率、EMI标准、芯片技术等方面进行探讨。国 内载波通信芯片参数见表2。
表2 国内载波通信芯片参数表
1、调制方式与传输速率
目前电力线载波通信常用的扩频技术主要有:直接序列扩频、线性调频Chirp和正交频分复用OFDM等。此外,跳频FH、跳时TH以及上述各种方式的组合扩频技术也较为常用。
国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其中东软为FSK,15 位直序列扩频通信;福星晓程DPSK 63 位直序扩频;弥亚微为QPSK扩频调相、过零同步、分时传输;鼎信为二进制连续相位移频FSK,过零同步、分时传输。
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