【正文】 影響傳輸，當(dāng) st7540處于接 收狀態(tài)時(shí)并且在主機(jī)上沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí) UART接口允許被連接到一個(gè) UART兼容設(shè)備而 SPI接口也允許被連接到一個(gè) SPI兼容設(shè)備，主機(jī) |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(shí)鐘參考。當(dāng)引腳 RXTX等于“ 1”、 REG_DATA等于“ 0”時(shí)，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(hào)進(jìn)行濾波操作，再經(jīng)過(guò) FSK解調(diào)操作，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再?gòu)?RXD端口把信號(hào)發(fā)送到主機(jī) [5]。當(dāng)引腳 RXTX等于“ 0”并且REG_DATA等于“ 0”時(shí)，載波芯片處在發(fā)送模式。 必須先對(duì) 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(jìn)行設(shè)置，才可以使用 ST7540執(zhí)行發(fā)送和接收操作。相對(duì)于 ST7548芯片， ST7540也減少了一部分功能，如內(nèi)部集成運(yùn)放、零檢測(cè)等等等。使它的接受靈敏度可以達(dá)到 ； ST7540在發(fā)送狀態(tài)時(shí)，對(duì)溫度太高有監(jiān)控功能：增加的一個(gè) UART端口，集成了一個(gè) 48bit s的可編程控制寄存器。為了排除外界對(duì)信號(hào)輸出的干擾， ST7540設(shè)置了對(duì)信號(hào)幅度的凍結(jié)功能，來(lái)避免外界對(duì)信號(hào)幅度造成影響。內(nèi)部集成濾波電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)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(gè)線性電源可供選擇（ 5V或 ） ,可以對(duì)信號(hào)的傳輸進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。它采用單電源（ ~）供電，電流可以達(dá)到 50mA,內(nèi)部還集成了驅(qū)動(dòng)器和電源控二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 13 頁(yè) 共 35 頁(yè) 制器。并且在傳輸時(shí)頻率精度與外部的晶體頻率是保持相同的，由主機(jī)來(lái)管理發(fā)送時(shí)序，此時(shí) CLK/T端的時(shí)序信號(hào)被忽略。芯片內(nèi)由開(kāi)關(guān)控制可選擇有兩種信號(hào)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(yè) 共 35 頁(yè) 圖 32 發(fā)送路徑圖 同步傳輸，在 CLR/T的時(shí)鐘信號(hào)處于上升沿時(shí)， TXD端口讀入數(shù)據(jù)送至 FSK調(diào)制器，與此同時(shí)芯片內(nèi)部根據(jù)波特率發(fā)送時(shí)序控制。 圖 32 接收路徑圖 傳送模式 當(dāng) ST7540芯片處于發(fā)送狀態(tài)時(shí)， RXTX=“ 0”， REGDATA=“ 0”。整個(gè)過(guò)程共進(jìn)行了三次濾波，為的是更好的減小噪聲的干擾。這個(gè)模塊中需要設(shè)置一個(gè)中心頻率按照選中的信道頻率設(shè)定的窄帶濾波器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波。 接受和傳送模式 接收模 式 當(dāng) ST7540 芯片處在接收狀態(tài)的時(shí)候，控制端口 RXTX=” 1”并且 REG_DATA=”0”。如今在家庭和工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用，芯二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 共 35 頁(yè) 片內(nèi)部集成了電流電壓控制電路，看門口計(jì)時(shí)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(dòng)和穩(wěn)壓器，具有低功耗的特點(diǎn)。 3V電壓控制輸出 10 MCLK 數(shù)字輸出 主時(shí)鐘輸出 11 RSTO 數(shù)字輸出 電壓打開(kāi)或者 檢測(cè)器復(fù)位輸出 12 UART/SPI 內(nèi)部斷 開(kāi)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(kāi)下的數(shù)字輸入 檢測(cè)器輸入。跳頻信號(hào)帶寬與 頻率間隙之間滿足下面的關(guān)系： Q=W*N，其中 Q表示跳頻信號(hào)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(kuò)頻技術(shù)和前面介紹的直序擴(kuò)頻技術(shù)相比，存在很大的區(qū)別。 原理圖如圖 25 所示 [3]。實(shí)際情況下采用的載波和數(shù)字調(diào)制決 定著直序擴(kuò)頻頻譜形狀的變化。頻譜的主瓣帶寬是調(diào)制碼的時(shí)鐘速率的 2 倍，旁瓣帶寬即調(diào)制碼的時(shí)鐘速率。調(diào)制器具有相對(duì)較大的比特率，其速率的大小由偽隨機(jī)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(hào)仍然可以穩(wěn)定的傳輸所采用的擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)脑?。即此時(shí)帶寬 W 和信噪比之間是可以互補(bǔ)的。當(dāng)存在高斯白噪聲干擾時(shí)，最大信道容量為： C=Wlog2(1+S/P)，當(dāng)信號(hào)容量 C（ bit/s）等于常數(shù)時(shí)，可以增加信道的帶寬來(lái)降低載波心痛對(duì)信噪比 (S/P)，其中 S 為信號(hào)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(huì)對(duì)信號(hào)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信時(shí)需要注意的一項(xiàng)非常重要的問(wèn)題。所以在不同相上所接受到的信號(hào)的誤碼率也會(huì)不同。這使得衰減程度隨傳輸距離的長(zhǎng)短的變化變得非常復(fù)雜。這使得高頻信號(hào)在低壓電力箱上傳輸時(shí)不可避免的會(huì)產(chǎn)生衰減，而這種衰減的強(qiáng)度決定于信號(hào)傳輸距離和載波頻率。現(xiàn) 實(shí)使用時(shí)，電力線并不是單純的傳輸信號(hào)，同時(shí)也要傳輸電能給用戶，根據(jù)用戶接入和斷開(kāi)負(fù)載的時(shí)間和位置等因素，這就等于不可避免地在線路上會(huì)隨機(jī)接入或者斷開(kāi)負(fù)載。因此給電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)的很大的阻礙。同理，由于接入負(fù)載的位置也是隨機(jī)的，在電力線上隨機(jī)的位置接入負(fù)載，也會(huì)引起阻抗的不同變化，在一個(gè)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(gè)回路的阻抗特性也會(huì)有可能不一樣。把這些阻抗谷區(qū)結(jié)合起來(lái)，局部上會(huì)違背電力線上阻抗 — 負(fù)載的一般規(guī)律。這些負(fù)載的負(fù)載會(huì)跟電力線組合出多個(gè)共振電路，并且在共振頻率范圍內(nèi)外會(huì)產(chǎn)生低阻抗區(qū)。而且 ,在實(shí)驗(yàn)用測(cè)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(guān)系，有時(shí)甚至?xí)∏《阋欢帽究飘厴I(yè)論文 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 相反。但是，負(fù)載可能是顯容性，感性或者電阻特性。 然而實(shí)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(shí)踐表明在低壓電力線傳輸時(shí)，傳輸信號(hào)的頻率與電力 線的輸入阻抗密切的關(guān)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(fù)載對(duì)電力線阻抗的影響，低壓電力線 載波通信所產(chǎn)生的信號(hào)衰減通常會(huì)比較大，有時(shí)甚至?xí)^(guò) 20dB，在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)測(cè)試中，電力線上的載波信號(hào)的衰減不僅僅只是隨著信號(hào)頻率呈線性變化，往往還會(huì)受到各種外界因素的干擾，這使得低壓電力線上載波信號(hào)傳輸?shù)乃p程度變的十分復(fù)雜，很難作出準(zhǔn)確的測(cè)量。如果要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同變壓器之間的載波傳輸。當(dāng)通信載波機(jī)接在同一根相線上或者接在零線上時(shí)，這種情況唄稱為同相傳輸。而首先要解決的基礎(chǔ)的技術(shù)問(wèn)題就是如何實(shí)現(xiàn)電力線載波在一些中低壓線路上的應(yīng)用。之前的電力線載波機(jī)一般只能通過(guò)自動(dòng)判與音轉(zhuǎn)接口完成小范圍的聯(lián)網(wǎng)。為了解決這些問(wèn)題，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，一般會(huì)采用一些特殊的通信協(xié)議，或者設(shè)置多條通道讓載波機(jī)自行選擇。 線路衰減大而且具有時(shí)變性 高壓電力線載波通道有變性工頻運(yùn)行方式的變化，而且會(huì)隨著頻率的平方二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè) 根遞增或者遞減，（如圖 23）電力線載波收發(fā)器需要設(shè)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(zhǎng)短不一以及一些惡劣的自然環(huán)境所帶來(lái)的衰減作用。對(duì)通道加工的不合理，存在容性的負(fù)載等問(wèn)題會(huì)加劇載波通道的阻抗變化，實(shí)際檢測(cè)表明當(dāng)波幅達(dá)到 50%時(shí)，對(duì)線上的載波通道的影響會(huì)比較嚴(yán)重，再由于對(duì)信道加工上的不當(dāng)，不合理，以及容性負(fù)載和接法不當(dāng)?shù)鹊纫恍﹩?wèn)題都會(huì)加劇信道的阻抗的變化。由以上內(nèi)容可以總結(jié)出電暈噪聲，脈沖噪聲，同步噪聲以及非同步噪聲都會(huì)對(duì)低壓電力線載波通信的信噪比造成不利的影響，帶來(lái)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(shè)備以及升壓線路上的噪聲的電平還相對(duì)于沿海地區(qū)還將高出 15dB左右。 d)非同步噪聲。比如說(shuō)，在高壓電力線 上會(huì)產(chǎn)生放電電暈絕緣子，這些絕緣子會(huì)對(duì)載波信號(hào)造成污染，二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 還有開(kāi)關(guān)操作等都會(huì)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(jiàn)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(shí)用戶配電網(wǎng)中因載波通道容量受限而存在的問(wèn)題并不是不大。甚至為了盡量能使載波頻率得到重復(fù)使用，但仍然沒(méi)能解決信道分配的問(wèn)題，未能滿足實(shí)際需要。在通信業(yè)務(wù)蒸蒸日上的今天，這種技術(shù)的信道容量已經(jīng)到達(dá)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(shù)日益發(fā)達(dá)的時(shí)代，由于在高壓電力線載波通信時(shí)，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(lái)計(jì)算的話。對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。在我國(guó)，電力網(wǎng)是最大的硬件網(wǎng)絡(luò)，有很大的覆蓋范圍，因此，如果能合理的開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，將會(huì)給我們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。相信隨著科技的發(fā)展，設(shè)備的更新?lián)Q代，有朝一日電力線載波技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的信息傳輸 [1]。與其他的通信技術(shù)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(diǎn)，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(duì)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(yù)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(duì)臺(tái)風(fēng)，洪澇災(zāi)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(chǎng)前景，仍然有著生存空間。現(xiàn)階段，我們應(yīng)該看清國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的不足之處和改進(jìn)的空間 ，借鑒進(jìn)口產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，完善國(guó)內(nèi)的電力線載波技術(shù)，滿足現(xiàn)代電力線信號(hào)傳輸系統(tǒng)的需求，更好的適應(yīng)全球性通信的發(fā)展趨勢(shì)。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(shè)備不完善線路保護(hù)設(shè)施落后等問(wèn)題。不得不承認(rèn)，目前國(guó)內(nèi)的載波機(jī)的技術(shù)，設(shè)備的工藝，軟件的支持身上和國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)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(gè)方面都難以達(dá)到國(guó)外先進(jìn)載波機(jī)的現(xiàn)有水平。對(duì)于現(xiàn)在比較普遍的高頻保護(hù)入展一相的現(xiàn)狀，如果能改用復(fù)用技術(shù)，理論上就可以利用高頻保護(hù)所占用的頻帶。而我們有時(shí)對(duì)頻率沒(méi)有好好的規(guī)劃使得在這個(gè)頻率區(qū)間的安排和使用過(guò)程中有很多做的不好的地方，造成了頻譜的緊張或者浪費(fèi)帶來(lái)了很多不利的影響。我國(guó)電力線載波的頻率區(qū)間一般為 40~500KHZ,所以在實(shí)際情況中系統(tǒng)中在整個(gè)頻率范圍內(nèi)需要安排的載波機(jī)的數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論上的 57 臺(tái)載波機(jī)的極限值。而造成這種情況的原因是有很多方面的，如技術(shù)仍不夠成熟，設(shè)備制造不夠精細(xì)，工程設(shè)計(jì)施工出現(xiàn)問(wèn)題等等等的一系列問(wèn)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(shù)的缺點(diǎn)更為突出。 顯而易見(jiàn)，電力線載波通信技術(shù)已經(jīng)在電力網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于電力線載波的自身缺點(diǎn)，再加上我國(guó)現(xiàn)階段這方面的技術(shù)還 處于發(fā)展階段，設(shè)備的水平二零一二屆本科畢業(yè)論文 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 不高，管理維護(hù)的較差，使得電力線載波通信與一些專用的通信技術(shù)還存在很大的一段差距。隨著我國(guó)電力網(wǎng)的拓展，電力系統(tǒng)的規(guī)模也越來(lái)越大，一些大的機(jī)組、電站的出現(xiàn)使得電力線載波通信的問(wèn)題也逐漸的被凸顯出來(lái)。為了更好的解決一些重大的問(wèn)題，我國(guó)也借鑒國(guó)外的載波技術(shù)，這也給國(guó)產(chǎn)的載波機(jī)的改進(jìn)和發(fā)展提供了方案。自本世紀(jì)中葉，載波機(jī)的技術(shù)在隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高被不斷的改進(jìn)?，F(xiàn)