【正文】 影響傳輸，當 st7540處于接 收狀態(tài)時并且在主機上沒有數(shù)據(jù)時 UART接口允許被連接到一個 UART兼容設備而 SPI接口也允許被連接到一個 SPI兼容設備，主機 |和芯片主要接口的組合 同步和異步 st7540/主控制器接口如圖所示： 圖 34 同步和異步 st7540/host控制器接口 在同步模式下 st7540始終是通信的主題，并 在 CLR /T線上提供時鐘參考。當引腳 RXTX等于“ 1”、 REG_DATA等于“ 0”時，芯片處于接受狀態(tài)， RX_IN端口將從電力線上接收到的模擬信號進行濾波操作，再經(jīng)過 FSK解調(diào)操作，將信號轉化為數(shù)字信號，再從 RXD端口把信號發(fā)送到主機 [5]。當引腳 RXTX等于“ 0”并且REG_DATA等于“ 0”時，載波芯片處在發(fā)送模式。 必須先對 ST7540芯片中的控制寄存器和芯片內(nèi)的載波頻率，波特率等等的一些性質(zhì)進行設置，才可以使用 ST7540執(zhí)行發(fā)送和接收操作。相對于 ST7548芯片， ST7540也減少了一部分功能，如內(nèi)部集成運放、零檢測等等等。使它的接受靈敏度可以達到 ； ST7540在發(fā)送狀態(tài)時，對溫度太高有監(jiān)控功能：增加的一個 UART端口，集成了一個 48bit s的可編程控制寄存器。為了排除外界對信號輸出的干擾， ST7540設置了對信號幅度的凍結功能，來避免外界對信號幅度造成影響。內(nèi)部集成濾波電路，對信號進行多次濾波，最大限度的排除了噪聲的干擾。同以往舊版的載波芯片不同之處在于， ST7540內(nèi)部有兩個線性電源可供選擇（ 5V或 ） ,可以對信號的傳輸進行實時控制。它采用單電源（ ~）供電，電流可以達到 50mA,內(nèi)部還集成了驅(qū)動器和電源控二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 13 頁 共 35 頁 制器。并且在傳輸時頻率精度與外部的晶體頻率是保持相同的，由主機來管理發(fā)送時序，此時 CLK/T端的時序信號被忽略。芯片內(nèi)由開關控制可選擇有兩種信號的發(fā)送有兩種傳輸模式： 二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 12 頁 共 35 頁 圖 32 發(fā)送路徑圖 同步傳輸，在 CLR/T的時鐘信號處于上升沿時， TXD端口讀入數(shù)據(jù)送至 FSK調(diào)制器，與此同時芯片內(nèi)部根據(jù)波特率發(fā)送時序控制。 圖 32 接收路徑圖 傳送模式 當 ST7540芯片處于發(fā)送狀態(tài)時， RXTX=“ 0”， REGDATA=“ 0”。整個過程共進行了三次濾波，為的是更好的減小噪聲的干擾。這個模塊中需要設置一個中心頻率按照選中的信道頻率設定的窄帶濾波器對輸入信號進行濾波。 接受和傳送模式 接收模 式 當 ST7540 芯片處在接收狀態(tài)的時候，控制端口 RXTX=” 1”并且 REG_DATA=”0”。如今在家庭和工業(yè)等領域得到了廣泛的運用，芯二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 11 頁 共 35 頁 片內(nèi)部集成了電流電壓控制電路，看門口計時器， FSK 調(diào)制解調(diào)，濾波電路等等。芯片內(nèi)部的數(shù)字電路的電源為 5V 和 兩種，由單一電壓源提供工作電壓，繼承了電路驅(qū)動和穩(wěn)壓器，具有低功耗的特點。 3V電壓控制輸出 10 MCLK 數(shù)字輸出 主時鐘輸出 11 RSTO 數(shù)字輸出 電壓打開或者 檢測器復位輸出 12 UART/SPI 內(nèi)部斷 開下的數(shù)字輸入 接口類型 串行外圍接口 0 通用異步接收器 /發(fā)送器 接口 13 WD 內(nèi)部斷開下的數(shù)字輸入 檢測器輸入。跳頻信號帶寬與 頻率間隙之間滿足下面的關系： Q=W*N，其中 Q表示跳頻信號帶寬， W表示傳輸頻率的間隙， N表示跳變信道的帶寬。跳頻擴頻技術和前面介紹的直序擴頻技術相比，存在很大的區(qū)別。 原理圖如圖 25 所示 [3]。實際情況下采用的載波和數(shù)字調(diào)制決 定著直序擴頻頻譜形狀的變化。頻譜的主瓣帶寬是調(diào)制碼的時鐘速率的 2 倍，旁瓣帶寬即調(diào)制碼的時鐘速率。調(diào)制器具有相對較大的比特率，其速率的大小由偽隨機碼的碼片的速率決定。這是在一些惡劣的自然環(huán)境下，為了保證信號仍然可以穩(wěn)定的傳輸所采用的擴頻技術進行信號傳輸?shù)脑?。即此時帶寬 W 和信噪比之間是可以互補的。當存在高斯白噪聲干擾時，最大信道容量為： C=Wlog2(1+S/P)，當信號容量 C（ bit/s）等于常數(shù)時，可以增加信道的帶寬來降低載波心痛對信噪比 (S/P)，其中 S 為信號的平均功率， P 為噪聲功率。這其中周期性的持續(xù)干擾和周期性的脈沖干擾經(jīng)常出現(xiàn)，占主要地位。另一種干擾是指由于自然環(huán)境的影響，比如打雷天氣，也會對信號的傳輸造成影響，所以電力線上的干擾不單單只人為是高斯白噪聲了。 低壓電力線載波上的干擾 電力線上存在的干擾的特殊性質(zhì)是在低壓電力線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信時需要注意的一項非常重要的問題。所以在不同相上所接受到的信號的誤碼率也會不同。這使得衰減程度隨傳輸距離的長短的變化變得非常復雜。這使得高頻信號在低壓電力箱上傳輸時不可避免的會產(chǎn)生衰減，而這種衰減的強度決定于信號傳輸距離和載波頻率。現(xiàn) 實使用時，電力線并不是單純的傳輸信號，同時也要傳輸電能給用戶，根據(jù)用戶接入和斷開負載的時間和位置等因素，這就等于不可避免地在線路上會隨機接入或者斷開負載。因此給電路的設計帶來的很大的阻礙。同理，由于接入負載的位置也是隨機的，在電力線上隨機的位置接入負載，也會引起阻抗的不同變化，在一個電路里電阻，電感以及電容等器件接在不同位置，接入的方式（串或并）整個回路的阻抗特性也會有可能不一樣。把這些阻抗谷區(qū)結合起來，局部上會違背電力線上阻抗 — 負載的一般規(guī)律。這些負載的負載會跟電力線組合出多個共振電路，并且在共振頻率范圍內(nèi)外會產(chǎn)生低阻抗區(qū)。而且 ,在實驗用測試的頻率范圍，輸入阻抗的頻率變化與阻抗的變化也并不滿足線性關系，有時甚至會恰恰二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 7 頁 共 35 頁 相反。但是，負載可能是顯容性，感性或者電阻特性。 然而實際情況中，電力線上分布的電感和電容影響了電力線阻抗的分布，并且輸入阻抗還隨頻率的變化而變化（成反比）。實踐表明在低壓電力線傳輸時，傳輸信號的頻率與電力 線的輸入阻抗密切的關聯(lián)。 輸入阻抗及其變化 輸入阻抗是重要的表示電力線傳輸?shù)膮?shù)之一。由于負載對電力線阻抗的影響，低壓電力線 載波通信所產(chǎn)生的信號衰減通常會比較大，有時甚至會超過 20dB，在實際的實驗測試中，電力線上的載波信號的衰減不僅僅只是隨著信號頻率呈線性變化，往往還會受到各種外界因素的干擾，這使得低壓電力線上載波信號傳輸?shù)乃p程度變的十分復雜，很難作出準確的測量。如果要實現(xiàn)兩個不同變壓器之間的載波傳輸。當通信載波機接在同一根相線上或者接在零線上時，這種情況唄稱為同相傳輸。而首先要解決的基礎的技術問題就是如何實現(xiàn)電力線載波在一些中低壓線路上的應用。之前的電力線載波機一般只能通過自動判與音轉接口完成小范圍的聯(lián)網(wǎng)。為了解決這些問題，在設計電路時，一般會采用一些特殊的通信協(xié)議，或者設置多條通道讓載波機自行選擇。 線路衰減大而且具有時變性 高壓電力線載波通道有變性工頻運行方式的變化，而且會隨著頻率的平方二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 5 頁 共 35 頁 根遞增或者遞減，（如圖 23）電力線載波收發(fā)器需要設置 30dB的增益調(diào)整模塊，以抵抗一些因載波發(fā)射通道的分支線路的長短不一以及一些惡劣的自然環(huán)境所帶來的衰減作用。對通道加工的不合理，存在容性的負載等問題會加劇載波通道的阻抗變化，實際檢測表明當波幅達到 50%時，對線上的載波通道的影響會比較嚴重，再由于對信道加工上的不當，不合理，以及容性負載和接法不當?shù)鹊纫恍﹩栴}都會加劇信道的阻抗的變化。由以上內(nèi)容可以總結出電暈噪聲，脈沖噪聲，同步噪聲以及非同步噪聲都會對低壓電力線載波通信的信噪比造成不利的影響，帶來惡劣的噪聲 環(huán)境 [2]。然而在海拔比較高的地區(qū)，出現(xiàn)在絕緣設備以及升壓線路上的噪聲的電平還相對于沿海地區(qū)還將高出 15dB左右。 d)非同步噪聲。比如說，在高壓電力線 上會產(chǎn)生放電電暈絕緣子，這些絕緣子會對載波信號造成污染，二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 4 頁 共 35 頁 還有開關操作等都會產(chǎn)生較大的噪聲，比較突出的是突發(fā)噪聲，它具有比較高的電壓， 見圖 21： 圖 21 水平排列電力線通道雜音波形 電力線上產(chǎn)生的造成按他們的特性分類有 4種： a)電暈噪聲噪聲 是具有平滑功率譜的一種背景噪聲，它的功率譜函數(shù)局限即頻率的減函數(shù)。而且在現(xiàn)實用戶配電網(wǎng)中因載波通道容量受限而存在的問題并不是不大。甚至為了盡量能使載波頻率得到重復使用，但仍然沒能解決信道分配的問題，未能滿足實際需要。在通信業(yè)務蒸蒸日上的今天，這種技術的信道容量已經(jīng)到達了使用的極限了。 高壓電力線載波通信的特征 傳輸頻帶 受到限制，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小 在現(xiàn)如今通信技術日益發(fā)達的時代，由于在高壓電力線載波通信時，載波通信頻帶通常被控制在 40~500KHZ 之間，如果按單位位置上占用 4KHZ 的帶寬來計算的話。對這項技術的開發(fā)和研究有著長遠的戰(zhàn)略意義。在我國，電力網(wǎng)是最大的硬件網(wǎng)絡，有很大的覆蓋范圍，因此，如果能合理的開發(fā)這項技術，將會給我們帶來巨大的經(jīng)濟效益。相信隨著科技的發(fā)展，設備的更新?lián)Q代，有朝一日電力線載波技術也能實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的信息傳輸 [1]。與其他的通信技術一樣，電力線載波通信也在不斷的發(fā)展也完善。鑒于電力線載波通信的特點，它適用于縣調(diào)、地調(diào)這樣的信息需求比較小的特殊環(huán)境下，而對于一些信息需求比較高的環(huán)境，它也可作為備用通信手段，以預防一些突發(fā)狀況。它在電力生產(chǎn)中發(fā)揮著不可替代的作用，特別是對臺風，洪澇災害有著抵御能力。有電力網(wǎng)的龐大的覆蓋，電力線載波有著可觀的市場前景，仍然有著生存空間?，F(xiàn)階段，我們應該看清國內(nèi)產(chǎn)品的不足之處和改進的空間 ，借鑒進口產(chǎn)品的優(yōu)點，完善國內(nèi)的電力線載波技術，滿足現(xiàn)代電力線信號傳輸系統(tǒng)的需求，更好的適應全球性通信的發(fā)展趨勢。在配套工程方面，存在著電源容量小、可靠性不高、受雷電干擾較大等設備不完善線路保護設施落后等問題。不得不承認，目前國內(nèi)的載波機的技術，設備的工藝，軟件的支持身上和國外的先進技術和設備還存在著非 常大的差距，不論是在頻率利用率上、濾波器性能上、乃至載波器頻率特性等等的多個方面都難以達到國外先進載波機的現(xiàn)有水平。對于現(xiàn)在比較普遍的高頻保護入展一相的現(xiàn)狀，如果能改用復用技術，理論上就可以利用高頻保護所占用的頻帶。而我們有時對頻率沒有好好的規(guī)劃使得在這個頻率區(qū)間的安排和使用過程中有很多做的不好的地方，造成了頻譜的緊張或者浪費帶來了很多不利的影響。我國電力線載波的頻率區(qū)間一般為 40~500KHZ,所以在實際情況中系統(tǒng)中在整個頻率范圍內(nèi)需要安排的載波機的數(shù)量要遠遠大于理論上的 57 臺載波機的極限值。而造成這種情況的原因是有很多方面的，如技術仍不夠成熟，設備制造不夠精細，工程設計施工出現(xiàn)問題等等等的一系列問題。再加上一些新型的通信手段的 出現(xiàn)，使得電力線載波通信技術的缺點更為突出。 顯而易見，電力線載波通信技術已經(jīng)在電力網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。鑒于電力線載波的自身缺點，再加上我國現(xiàn)階段這方面的技術還 處于發(fā)展階段，設備的水平二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 2 頁 共 35 頁 不高，管理維護的較差，使得電力線載波通信與一些專用的通信技術還存在很大的一段差距。隨著我國電力網(wǎng)的拓展，電力系統(tǒng)的規(guī)模也越來越大，一些大的機組、電站的出現(xiàn)使得電力線載波通信的問題也逐漸的被凸顯出來。為了更好的解決一些重大的問題，我國也借鑒國外的載波技術，這也給國產(chǎn)的載波機的改進和發(fā)展提供了方案。自本世紀中葉，載波機的技術在隨著科學技術水平的提高被不斷的改進。現(xiàn)如今