【正文】 示 主電力線載波數(shù)傳模塊 電力線電力載波數(shù)傳模塊電力載波數(shù)傳模塊電力載波數(shù)傳模塊 節(jié)點 節(jié)點 ……設(shè)備終端設(shè)備終端設(shè)備終端 圖31 低壓電力線上輸入阻抗及其變化輸入阻抗是表征低壓電力線傳輸特性的重要參數(shù)，研究輸入阻抗對于提高發(fā)送機的效率，增加網(wǎng)絡(luò)的輸入功率有重大意義。理論和實驗表明低壓電力線上的輸入阻抗不僅與傳輸信號的頻率有關(guān)系，而且與低壓電力線上所連接的負載有關(guān)系。在理想情況下，當沒有負載時，電力線相當于一根均勻分布的傳輸線。由于分布電感和分布電容的影響，輸入阻抗會隨著頻率的增大而減小。當電力線上有負載時，所有頻率的輸入阻抗都會減小。但是，由于負載類型的不同，使不同頻率的阻抗變化也不同，所以實際情況非常復雜，甚至使輸入阻抗的變化不可預測。由于低壓電力線輸入阻抗的劇烈變化，使發(fā)送機功率放大器的輸出阻抗和接收機的輸入阻抗難以與之保持匹配，因而給電路設(shè)計帶來很大的困難。高頻信號在低壓電力線上的衰減是低壓電力線載波通信遇到的又一個實際困難。對高頻信號而言，低壓電力線是一根非均勻分布的傳輸線，各種不同性質(zhì)的負載在這根線的任意位置隨機地連接或斷開。因此，高頻信號在低壓電力線上的傳輸必然存在衰減。顯然，這種衰減與通信距離、信號頻率等都有密切關(guān)系?？偟膩碚f，信號傳輸?shù)木嚯x越遠，信號衰減就越厲害。但是，由于電力線是非均勻不平衡的傳輸線，接在上面的負載的阻抗也不匹配，所以信號會遇到反射、駐波等復雜現(xiàn)象。這些復雜現(xiàn)象的組合，使信號的衰減隨距離的變化關(guān)系變得非常復雜，有可能出現(xiàn)近距離點的衰減比遠距離點還大的現(xiàn)象。對于民用電網(wǎng)，其三相電源所接的負載大小和性質(zhì)都不相同，所以同樣強度的信號在三相電線上的衰減也不同。這種現(xiàn)象有時就表現(xiàn)為雖然接收端和發(fā)送端的位置不變，但接在不同的相上，通信的誤碼率不同。在低壓電力線上進行數(shù)據(jù)通信時的另一個需要認真研究的重要問題是電力線上干擾的特殊性質(zhì)。電力線上的干擾可分為:非人為干擾和人為干擾。非人為干擾指的是一些自然現(xiàn)象，如雷電在電力線上引起的干擾。人為干擾則是由連接在電力線上的用電設(shè)備產(chǎn)生的，并對數(shù)據(jù)通信有嚴重的影響。干擾可分為周期性的連續(xù)干擾、周期性的脈沖干擾、時不變的連續(xù)干擾和隨機產(chǎn)生的突發(fā)性干擾。通常情況下，前兩類干擾更為突出。窄帶通信方式價格低廉并且較易實現(xiàn)，所以在以往的應(yīng)用中比較常用。但窄帶技術(shù)的缺點是抗干擾能力較差，盡管窄帶通信中的接收器具有較窄的通帶，使得僅有一小部分噪聲能進入接收器，但由于此類接收裝置中的濾波器具有高品質(zhì)因數(shù)，瞬間的脈沖噪聲會使其發(fā)生自干擾，引起它對傳輸來的信號產(chǎn)生誤操作。而使用低品質(zhì)因數(shù)的濾波器又會使通帶帶寬加大，令更多的噪聲進入接收器，所以窄帶通信對脈沖噪聲的抵抗性較差。多載波調(diào)制是一種多載頻并傳體制，其基本原理是將輸入信息轉(zhuǎn)換成多路并行信號，對相互完全正交的一組載波進行調(diào)制。因此，多載波調(diào)制方式技術(shù)的實質(zhì)是將時分多路的數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)化成為頻分多路的數(shù)據(jù)傳輸。由于各載波之間的正交性，完全消除了彼此之間的串擾，同時利用相同的正交載波組在接收端恢復原始信號。實用擴頻技術(shù)在50年代中發(fā)展起來，起初擴頻技術(shù)只用于軍用通信、制導等軍事領(lǐng)域，由于它具有許多特點，使得其理論和實踐發(fā)展迅速。擴頻通信技術(shù)在90年代才開始應(yīng)用到民用上，目前己經(jīng)在低壓電力線通信上得到廣泛應(yīng)用，并已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，成為電力線載波通信的熱點。擴頻通信方式是一種簡便、易實現(xiàn)、價格低廉的方式。擴頻通信是目前應(yīng)用廣泛的通信技術(shù)，它相對于窄帶通信系統(tǒng)來說有一定的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在擴頻通信具有優(yōu)越的抗干擾性能，它能夠很好的克服電力線上的噪聲和干擾，擴頻通信用偽隨機碼把基帶信號(信息數(shù)據(jù)窄帶信號)的頻譜進行擴展，形成相當帶寬的低功率譜密度信號發(fā)射。接收端使用相關(guān)處理方法，把要接收的寬帶擴頻信號恢復成基帶信號。這些特征使擴頻通信信號不易受干擾，也不容易干擾他人。擴頻信號具有較寬的頻譜，因而分散了噪聲功率，使干擾程度減小，提高了通信的可靠性。在發(fā)送端輸入的信息先經(jīng)信息調(diào)制形成數(shù)字信號，然后由擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號以展寬信號的頻譜。展寬后的信號再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)送端相同的擴頻碼序列去相關(guān)解擴。再經(jīng)信息解調(diào)，恢復成原始信息輸出。擴頻通信是一種新型的通信體制，是通信領(lǐng)域中一個重要的發(fā)展方向。與傳統(tǒng)的通信方式相比較，它具有如下的特點:(1) 抗干擾能力強擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力是其它所有通信方式無法比擬的。特別是在干擾的環(huán)境下，采用擴頻通信技術(shù)是提高通信設(shè)備抗干擾能力最有效的措施。因此，抗干擾能力將是擴頻通信的最基本特點。(2) 具有選址能力由于采用編碼信號形式，對一個或一組接收機分配規(guī)定的碼組作為地址，而對其它的接收機分配不同的碼組。這樣，用不同的編碼序列去調(diào)制發(fā)射機，就能實現(xiàn)選擇地址的目的。(3) 抗多徑干擾能力強擴展頻譜信號占據(jù)的頻帶很高，當由于某種原因引起衰落時，只會使小部分頻譜衰落，而不會使整個信號產(chǎn)生嚴重畸變。故具有抗頻率選擇性衰落的能力。此外，在存在多徑干擾的場合，由于偽隨機碼尖銳的相關(guān)特性使多徑射束完全獨立。只有當多徑時延小于碼元寬度時，才發(fā)生輕度衰落。而當碼元很窄，偽隨機碼長度很長時，多徑反射信號不會同時到達接收點。擴頻系統(tǒng)將多徑反射信號作為干擾噪聲處理。故具有很強的抗多徑干擾能力。此外，擴頻通信還具有信號功率譜密度低，有利于信號隱蔽，實現(xiàn)多擴頻系統(tǒng)具有一系列其它系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，有效地解決了強干擾環(huán)境中的通信問題。國外在電力線載波通信技術(shù)方面發(fā)展較早，多家國外公司陸續(xù)推出了自己的電力線載波Modem芯片。下面簡單介紹幾種常見的Modem芯片：(1) ST7536芯片ST7536是SGSTHOMSON公司專為電力線載波通訊而設(shè)計的Modem芯片。由于它是專用Modem芯片，所以除有一般Modem芯片的信號調(diào)制解調(diào)功能外，還針對電力線應(yīng)用加入了許多特別的信號處理手段。目前，在國內(nèi)電力線載波抄表領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，只是各公司應(yīng)用水平不同。ST7536也是較早的電力線載波Modem芯片，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是較落后的FSK方式，加上三字節(jié)容錯，它最高波特率只能達到400 bps。另外它無CSMA（網(wǎng)絡(luò)載波偵聽）功能，這些限制了它的應(yīng)用。它通訊距離不是很理想；需要作中繼器時，通訊速度太慢。(2) SSCP300芯片SSCP300是INTELLON公司采用現(xiàn)代最新通訊技術(shù)設(shè)計的電力線載波Modem芯片,利用網(wǎng)絡(luò)接口控制器將擴頻通訊收發(fā)器和媒介存取接口高度集成化，是用于低廉的電能抄表系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口控制器，為一個高度集成化的電力線收發(fā)器和信道存取接口。它采用了擴頻（Chirp方式）調(diào)制解調(diào)技術(shù)、現(xiàn)代DSP技術(shù)、CSMA技術(shù)以及標準的CEBUS協(xié)議，可以稱為智能MODEM芯片，體現(xiàn)了Modem芯片的發(fā)展趨勢。SSC P300提供了數(shù)據(jù)鏈接層的控制邏輯，符合EIA600標準的通道訪問及通信服務(wù)提供與SPI兼容的主處理器接口。另外，P300應(yīng)用時，需要接到電力線上所需的外部電路是非常少。SCSP300與主處理器一起構(gòu)造的與CE Bus兼容的產(chǎn)品，在各種低廉的電力線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，充當著基本的通訊單元。(3) PL3105芯片PL3105芯片是北京福星曉程公司為智能儀表應(yīng)用設(shè)計的產(chǎn)品，它內(nèi)嵌直接序列擴頻單元。其擴頻通信單元是專門針對我國電力網(wǎng)絡(luò)惡劣的信道環(huán)境所研制開發(fā)的。由于采用了直接序列擴頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，所以在抗干擾、抗衰落性能以及國內(nèi)外同類產(chǎn)品性能價格比等方面有著更加出眾的表現(xiàn)。(4) SCll28芯片SCll28芯片是面向電力線載波通信市場而開發(fā)研制的專用擴頻調(diào)制解調(diào)器電路。由于采用了直接序列擴頻、數(shù)字信號處理、直接數(shù)字頻率合成等新技術(shù)，因此該電路應(yīng)用在電力線通信方面具有較強的抗干擾及抗衰減性能。SC1128芯片內(nèi)部集成了擴頻/解擴、調(diào)制解調(diào)、D/A和A/D轉(zhuǎn)換、內(nèi)置電子表、輸出驅(qū)動、輸入信號放大、看門狗、工作電壓檢測以及與單片機(MUC)串