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基于SC1128芯片电力载波扩频通讯系统的设计与研究

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摘要:电力线载波通信是利用电力线路作为传输通道的载波通信,电力系统特有的一种传输方式.但存在着一定的缺点,本文利用SC1128芯片对电力载波通讯进行研究,改变了电力线载波通讯的可变信号衰减、阻抗调制、脉冲噪声以及等幅震荡波干扰等不利于数据传输的特性。取得的效果。

关键词:载波通信;SC1128芯片;通信网

中图分类号:TM73 文献标识码:A

电力网是一个近乎天然、入户率绝对第一的物理网络,而现有的功能仅仅是传输电能。如何利用网络资源潜力,在不影响传输电能的基础上,实现窄带或宽带通信,使之成为继电信、电话、无线通信、卫星通信之后的又一通信网,是多年来国内外科技人员技术攻关的又一目标。而载波通信则是使电力网成为通用网络的最有效的一种技术。

电力线载波通信是利用电力线路作为传输通道的载波通信,是电力系统特有的一种传输方式。电力线载波通信和其他通信方式相比,具有自己独特优势,因而在电力系统中得到了广泛的应用。但同时,它又具有可变信号衰减、阻抗调制、脉冲噪声以及等幅震荡波干扰等不利数据传输的特性。这就要求我们首先要寻找一种能够解决电力线路自身缺点的方案。而SC1128芯片正是在考虑到这些缺点以后而开发出来的。

1系统的硬件设计

信号由电力线经耦合器、带通滤波器和前级放大器进入SC1128芯片。经过处理后供微处理器处理。数据由微处理器送至SC1128芯片,经过处理后通过功率放大器和耦合器发送至电力线上,完成电力线上的发送和接收。系统应用框图如图1所示。

图1 系统应用框图

1.1电路原理图设计

(1)耦合电路部分设计

耦合电路是载波信号的输出和输入通路,并起隔离220V/50Hz的工频的作用。该电路在设计时需考虑220V线路侧的阻抗特性,T1为信号耦合变压器,220V线路侧阻抗一般取3~30Ω。然后确定线圈初次级的匝数比或阻抗比。最后设计功率放大器的输出匹配电阻。

输入通道接一个浪涌保护二极管,经电阻隔离后接二极管箝位电路输出给前级滤波电路。

图2 耦合电路 图3 滤波电路

(2)滤波器电路设计

滤波器为带通滤波器。其不仅要将带外杂波滤除,还要保证前后级之间的阻抗匹配,以达到顺利传递信号的目的。其滤波电路如图3所示

以上电路设计值适应1Kbps数据速率、四周波调制、250KHz载频带宽100KHz(200-300KHz)。

(3)信号放大器电路设计

本放大电路可以将滤波后的信号不失真的情况下放大75倍以上,以达到本级增益30dB以上的要求因为此级主要是完成小信号的放大,经该级放大后可接入SC1128片内运算放大器继续将信号放大。本电路具有自动增益控制,当外来信号较强时,电路使晶体管的增益降低;当外来信号较强时,电路使晶体管的增益提高。

图4自增益放大电路

(4)功率放大器电路设计

将SC1128第24脚的高压输出转换成功率输出。此脚输出时应接一个不小于1K的上拉电阻,其灌入电流不要超过4mA,并不低于3V峰峰值的信号电压输出。功率放大器本身工作在开关状态。由于正常地发射时间很短,所以在选择三极管参数时应该注意其功率参数。

图5功率放大器

1.2 SC1128与微控制器接口

在本设计中我们选用已经普及的51系列单片机。因本系统设计较小,不需要太多的口线,采用高档系列单片机显得不够经济。故采用AT89C2051即可满足系统的设计要求,又比较经济,达到很高的性价比。

SC1128芯片与AT89C2051的接口电路如图6所示

图6 SC1128芯片与单片机接口电路

2系统的软件部分设计

2.1程序协议

设计载频FC为250KHZ,四周波调相,数据传输速率1.5KBP,捕获门限值为2680。

2.2 程序流程图

图7 SC1128系统程序流程图

结束语

本文根据电力线作为一种传输介质,具有电力阻抗的不确定性,干扰的随机性和信号衰减大特点,采用SC1128电力线扩频载波芯片完成串行数据传输,并且应用于点对点的通信。无论从传输距离,还是数据传输的可靠性方面都取得了满意的效果。

参考文献

.世界电子元器件,2003(4).

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