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　　2. 2 接口电路框图

　　ST 7538 电力线收发信号通道框图设计如图2 所示。接收信号通道由耦合电路、滤波电路、保护电路、电压放大电路组成。发送信号通道由电压放大电路、功率放大电路、滤波电路、保护电路、耦合电路组成。

　　电力线接口首先是一个耦合电路，用于FSK信号的传输与接收，同时也是一个滤波系统，能可靠地过滤掉220 V/50 Hz 的电力信号、噪声信号和浪涌信号。
图2 ST 7538 的电力线收发信号通道框图。

　　由于希望系统使用时有较远的通信距离，就必须要求模块发送端有足够大的功率输出，而大输出功率的放大电路不宜长时间连续工作，否则容易过热损坏;若设计高要求的大输出功放电路，会增加系统成本。为此，系统采用如图2 框图中的发送放大电路电源控制，使系统只有处于发送状态时发送电路中的电压放大和功率放大电路才能得到合适的工作电源而工作;系统处于接收状态时，发送电路中的电压放大和功率放大电路因得不到电源而不工作;而模块中的接收信号通路的电压放大电路是始终工作的。

　　2. 3 耦合保护窄带滤波接口电路

　　根据上述接口电路的模型，可设计出低压电力线通信发送端的接口电路，如图3 所示。
图3 载波发送端接口电路。

　　在发送电路中，三极管和变压器组成调谐功率放大电路。该谐振变压器TRANS4 有着双重作用:

① 耦合载波信号;

② 使通信电路与220 V/50 Hz的强电隔离，C14为耦合电容。

　　前级功放输出的信号经谐振网络选频，耦合到交流电力线上，其调谐回路的谐振频率应满足：

若将中心频率选在82. 05 kHz，C11 =1 000 pF，经计算可得电感L 的取值在3. 76 mH左右。实用时，一般通过调节变压器一次绕组电感量来调节中心频率。C10 = 0. 56 μF，经计算可得电感L4 = 6. 73 μF( 实用L4 = 6. 8 μF)，变压器设计为部分接入功放，① 考虑阻抗匹配的需要;② 使变压器及电力线侧负载变化对谐振特性的影响最小。选取在电力线上的元件C10、C11、R35、CNR、L4时，既要考虑它们的通载波、隔离220 V/50 Hz 的强电能力，还要考虑器件的耐压和功率、电路使用的安全及有效性。R35、CNR 还兼有展宽通频带的作用，但信号增益有所下降。

　　变压器TRANS4 将电力线与接口电路的其余部分相隔离，发送信号送至电力线;然后，从电力线上取接收载波信号;最后，滤除来自电力线上的干扰噪声。

　　信号经变压器二次侧、L4、C11、C10、CNR、R35耦合至电力线上，变压器二次侧、L4、C11、C10、CNR、R35组成了带通滤波器，而低压电力线阻抗R 具有时变特性。由此，可计算出经变压器二次侧、L4、C11、C10、CNR、R35和低压电力线阻抗R 组成的双口网络的电压转移函数:

式中，R、C、L 分别为双口网络的等效电阻、电容、电感。

　　低压电力线通信接收端的接口电路如图4 所示。电力线侧的接口电路部分接收和发送信号共用，接收信号时，信号从交流220 V 的插座送入电力线，经0. 5 A 熔断器保护电路，由C10、CNR、R35、C11、变压器线圈组成的降压选频电路( 中心频率设计为82. 05 kHz) 及变压器耦合后，经由C12、C13及变压器线圈组成的并联谐振回路选频，再经L3、C9组成的滤波耦合到运放进行电压放大及整形，放大整形后的信号输入到电力线载波芯片。

图4 载波接收端接口电路。

　　3 接口电路的仿真试验及分析

　　根据接口电路的电压转移函数，对双口网络进行计算机仿真分析。在此，重点分析在不同低压电力线阻抗条件下带通滤波器的通频带，即该接口电路的频率特性。频率特性是*价该接口电路耦合性能的一项重要指标。仿真显示，当电力线电阻为2、10、20、50、70、100 Ω 时，幅频特性情况如表1 和表2 所示。

关键词： 耦合技术 载波阻抗 电力通信