專利名稱:低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路。本實用新型采用技術(shù)方案是: 一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路，包括信號放大回路、信號耦合回路、保護(hù)輸出回路,所述的耦合電路設(shè)置有并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路;所述的信號放大回路與并電容電子開關(guān)組合回路串聯(lián)連接，信號耦合回路與并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路并聯(lián)連接，信號耦合回路與保護(hù)輸出回路并聯(lián)連接。本實用新型一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可以快速實現(xiàn)載波信號頻率的快速切換，適用于負(fù)荷變化較大且干擾嚴(yán)重的低壓電力配電臺區(qū)的載波通信。
【專利說明】低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種低壓電力線載波通信發(fā)送 端載波信號頻率切換耦合電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)低壓電力線載波通信有了很大的發(fā)展，但其通信效果不如人意，宄其原 因現(xiàn)有的載波通信都是采用單一載波頻率進(jìn)行通信，而低壓配電網(wǎng)的主要功能是傳輸電能 和實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，負(fù)載變化多樣的特點，導(dǎo)致電網(wǎng)阻抗隨機(jī)變化無規(guī)律可循，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷 發(fā)生較大變化或有較強(qiáng)同頻干擾信號時，就會出現(xiàn)通信穩(wěn)定性差、通信效果不佳，使得低壓 電力線載波通信在推廣應(yīng)用中在一定的局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型的目的是提供一種在使用某一頻率通信因低壓配網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化或 出現(xiàn)同頻干擾造成通信效果不佳時，載波通信的信號發(fā)送端能迅速切換到另一通信效果較 好的頻率，從而保證載波通信處于暢通狀態(tài)。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用技術(shù)方案是：一種低壓電力線載波通信發(fā)送端 載波信號頻率切換耦合電路，包括信號放大回路、信號耦合回路、保護(hù)輸出回路，所述的耦 合電路設(shè)置有并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路；所述的信號放大回路與并電容電子開關(guān)組合 回路串聯(lián)連接，信號耦合回路與并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路并聯(lián)連接，信號耦合回路與保 護(hù)輸出回路并聯(lián)連接。
[0005] 本實用新型一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路與現(xiàn)有 技術(shù)相比較有如下有益效果：本實用新型采用"電容隔離降壓"、"電磁互感耦合"、"LC諧 振式選頻""電子開關(guān)與電容組合切換頻率"等電路的耦合形式，該組合形式的耦合電路具 有高的載波信號傳輸效率，又具有可靠地隔離工頻交流的能力。LC諧振式選頻，電子開關(guān) 與電容組合切換頻率方便。因此，該形式耦合電路具有頻率切換迅速、抗干擾能力強(qiáng)和特 點，可廣泛應(yīng)用于低壓電力線載波通信系統(tǒng)中。
[0006] 本實用新型可保證在使用某一頻率通信時，因低壓配網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化或出現(xiàn)同頻 干擾造成通信效果不佳時，載波通信的信號發(fā)送端能迅速切換到另一通信效果較好的頻 率，從而保證載波通信處于暢通狀態(tài)。
[0007] 本實用新型通過控制并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路的電子開關(guān)的合分，改變并聯(lián)電 容值，導(dǎo)致系統(tǒng)固有固有振蕩頻率改變。因此，切換載波信號頻率，只需根據(jù)載波信號中心 頻率來控制的電子開關(guān)合分，使系統(tǒng)固有振蕩頻率與載波信號頻率相等，就能快速實現(xiàn)載 波信號發(fā)送端頻率切換。本實用新型電路還可根據(jù)需要輸出載波信號頻率的頻點的數(shù)量擴(kuò) 展電子開關(guān)和并聯(lián)電容數(shù)量，可以得到更多的載波信號頻率的頻點數(shù)量。本實用新型一種 低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，可以快速實 現(xiàn)載波信號頻率的快速切換，適用于負(fù)荷變化較大且干擾嚴(yán)重的低壓電力配電臺區(qū)的載波 通信。

【附圖說明】

[0008] 圖1是本實用新型一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路 結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號 頻率切換耦合電路技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0010] 如圖1所示，本實用新型一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合 電路包括信號放大回路1、信號耦合回路3、保護(hù)輸出回路4,所述的耦合電路設(shè)置有并聯(lián)電 容電子開關(guān)組合回路2;所述的信號放大回路1與并電容電子開關(guān)組合回路2串聯(lián)連接，信 號耦合回路3與并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路2并聯(lián)連接，信號耦合回路3與保護(hù)輸出回路 4并聯(lián)連接。
[0011] 優(yōu)選地，信號放大回路1的三極管Q1、信號耦合回路3的變壓器T的原邊線圈與并 聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路2組成單調(diào)諧功率放大電路5。
[0012] 優(yōu)選地，并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路2的并聯(lián)電容C30、電子開關(guān)S30、電子開關(guān) S20、并聯(lián)電容C20串聯(lián)連接，并聯(lián)電容C31、電子開關(guān)S31、電子S21、并聯(lián)電容C21串聯(lián)連 接，并聯(lián)電容C30和并聯(lián)電容C31并聯(lián)與變壓器T副邊一端連接，并聯(lián)電容C20和并聯(lián)電容 C21并聯(lián)與變壓器T副邊另一端連接及信號放大回路1的三極管Q1的集電極連接。
[0013] 優(yōu)選地，電子開關(guān)S30、S31、S20、S21及并聯(lián)電阻C30、C31、C20、C21根據(jù)需要輸出 載波信號頻率的頻點的數(shù)量擴(kuò)展。
[0014] 優(yōu)選地，電子開關(guān)是繼電器接點、雙向晶閘管、IGBT、IGCT、IGET便于控制的電子開 關(guān)的任一種。
[0015] 優(yōu)選地，變壓器T采用帶有抽頭的變壓器。
[0016] 優(yōu)選地，：所述的保護(hù)輸出回路⑷中串聯(lián)電容C1后，再并聯(lián)瞬變抑制二極管 TVS。電容C1起到通高頻阻低頻的作用，將摻雜在載波信號中的噪聲和偽信號濾除，同時對 50HZ工頻交流電起降壓的作用，以減小變壓器T所承受的工頻交流電壓，同時也可以防 止變壓器T飽和。
[0017] 實施例1。
[0018] 如圖1所示，功率放大三極管Q1、諧振耦合變壓器T的原邊線圈（設(shè)為L)和 組合調(diào)諧電容C(設(shè)虛線框（2)里組合電容值為C)構(gòu)成單調(diào)諧功率放大電路。
[0019] 前級輸出的高頻載波小信號經(jīng)由三極管Q1及外圍元件組成的單調(diào) 諧功率放大選頻電路，載波信號的載波中心頻率與網(wǎng)絡(luò)回路的固有的蕩頻率 f= 相等時，回路諧振阻抗為最大且為純電阻，回路阻抗ZzRzi;回路兩端的電 壓值也為最大值11=^，諧振電壓U經(jīng)變壓器T的副邊線圈將其耦合到低壓電力線上，低g 壓電力線上獲得載波信號功率最大，通信效果最佳。因此，改變載波信號中心頻率的同時， 改變系統(tǒng)固有振蕩頻率，使載波信號中心頻率與系統(tǒng)固有振蕩頻率f?相等，就能獲得最佳 通信效果。
[0020] 要改變圖1的系統(tǒng)固有振蕩頻率，只須控制圖1并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路2內(nèi) S30、S31、S20、S21電子開關(guān)合分的組合方式，就可以得到不同的組合電容值C，系統(tǒng)的固有 頻率f= 也會隨著組合電容值C的變化而變化。
[0021] 如果當(dāng)前的載波信號頻率4因低壓配網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化或出現(xiàn)同頻干擾造成通信 效果不佳時，改載波信號中心頻率為fk的同時，改變S30、S31、S20、S21電子開關(guān)合分的組 合形式，使系統(tǒng)的固有頻率等于fk，重新獲得良好的通信效果。因此，通過控制S30、S31、 S20、S21電子開關(guān)合分組合方式，使系統(tǒng)固有頻率與載波信號頻相致，實現(xiàn)載波通信發(fā)送端 載波信號頻率快速切換。
[0022] 圖1中諧振變壓器T有著雙重作用：一方面，通過變壓器耦合載波信號；另一方 面，使通信電路與工頻交流強(qiáng)電隔離。T采用帶有抽頭的變壓器，以減小由于Q1的接入 而使由組合電容C跟變壓器T原邊線圈組成的并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的Q值降低甚至停振。
[0023] 為防止電路自激，在信號放大回路1的三極管Q1發(fā)射極接入電阻R2，此電阻不 能太大否則將影響發(fā)送功率。一般取值1〇。
[0024] 為了將載波信號以較高的效率傳輸?shù)降蛪弘娏€上。電容C1啟到通高頻阻低頻 的作用，將摻雜在載波信號中的噪聲和偽信號濾除，同時對50HZ工頻交流電起降壓的作 用，以減小變壓器T所承受的工頻交流電壓，同時也可以防止變壓器T飽和。所以C1的 一般應(yīng)選擇較高耐壓值的電容。
[0025] 由于電力線上的設(shè)備接入或者是斷開，都有可能引起尖峰脈沖，并導(dǎo)致耦合電路 的永久性損壞。同時系統(tǒng)可能受到諸如強(qiáng)雷電脈沖等瞬時過電壓的干擾，所以在載波發(fā)送 端與電力線的接口耦合電路中，采用TVS是瞬變抑制二極管，起浪涌保護(hù)的作用，有效地 避免后面電路被高壓擊穿。瞬變抑制二極管一般選擇響應(yīng)時間5ns，吸收200A電流、瞬 態(tài)功率1500W左右的即可。
[0026] 另外，圖1虛線框2中的電子開關(guān)可以繼電器接點，也可以是雙向晶閘管、IGBT、 IGCT、IGET……等各種各樣的便于控制的電子開關(guān)。
[0027] 本方案采用"電容隔離降壓"、"電磁互感耦合"、"LC諧振式選頻" "電子開關(guān)與 電容組合切換頻率"等電路的耦合形式，該組合形式的耦合電路具有高的載波信號傳輸效 率，又具有可靠地隔離工頻交流的能力。LC諧振式選頻，電子開關(guān)與電容組合切換頻率方 便。因此，該形式耦合電路具有頻率切換迅速、抗干擾能力強(qiáng)和特點，可廣泛應(yīng)用于低壓電 力線載波通信系統(tǒng)中。
[0028] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路，包括信號放大回路 (1)、信號耦合回路（3)、保護(hù)輸出回路（4)，其特征在于：所述的耦合電路設(shè)置有并聯(lián)電容 電子開關(guān)組合回路（2);所述的信號放大回路（1)與并電容電子開關(guān)組合回路（2)串聯(lián)連 接，信號耦合回路（3)與并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路（2)并聯(lián)連接，信號耦合回路（3)與保 護(hù)輸出回路（4)并聯(lián)連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路，其 特征在于：所述的信號放大回路（1)的三極管Q1、信號耦合回路（3)的變壓器T的原邊線 圈與并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路（2)組成單調(diào)諧功率放大電路（5)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路，其 特征在于：所述的并聯(lián)電容電子開關(guān)組合回路（2)的并聯(lián)電容C30、電子開關(guān)S30、電子開 關(guān)S20、并聯(lián)電容C20串聯(lián)連接，并聯(lián)電容C31、電子開關(guān)S31、電子S21、并聯(lián)電容C21串聯(lián) 連接，并聯(lián)電容C30和并聯(lián)電容C31并聯(lián)與變壓器T副邊一端連接，并聯(lián)電容C20和并聯(lián)電 容C21并聯(lián)與變壓器T副邊另一端連接及信號放大回路（1)的三極管Ql的集電極連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路，其 特征在于：所述的電子開關(guān)330、531、520、521及并聯(lián)電阻030、031、020、021根據(jù)需要輸 出載波信號頻率的頻點的數(shù)量擴(kuò)展。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路，其 特征在于：所述的電子開關(guān)是繼電器接點、雙向晶閘管、IGBT、IGCT、IGET便于控制的電子 開關(guān)的任一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路，其 特征在于：所述的變壓器T采用帶有抽頭的變壓器。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線載波通信發(fā)送端載波信號頻率切換耦合電路， 其特征在于：所述的保護(hù)輸出回路（4)中串聯(lián)電容Cl后，再并聯(lián)瞬變抑制二極管TVS。
【文檔編號】H04B3-56GK204272113SQ201420639139
【發(fā)明者】李賢靚, 蔡耀年, 孟世杰, 付志錦, 莊友淳, 趙陸軍 [申請人]北京普銳電子有限公司, 國網(wǎng)青海省電力公司西寧供電公司, 沈陽華研電氣科技有限公司