基于電力線的通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) - search readpudncom

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1、基于電力線的通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：本文利用核心芯片TDA5051A，采用ASK（幅度鍵控）調(diào)制技術(shù)，建立電力線通信系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字信號在電力線上進行傳輸。關(guān)鍵詞:電力線通信TDA5051A調(diào)制解調(diào)器一、電力線通信系統(tǒng)設(shè)計1、電力線通信概述電力線通信，簡稱PLC（powerlinescommunication），它是利用電力線傳輸高頻數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式，主要核心部件是調(diào)制解調(diào)器。在電力線上使用電力線載波技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸時會遇到巨大的挑戰(zhàn)。電力線具有高噪聲、高衰減、信號畸變大的特點，而且在不同的建筑內(nèi)，不同的應(yīng)用場合，不同的地區(qū)，

2、不同國家，電力線通信的性能差別很大。即使在同一地點，每一天中在不同的時段，通信效果也不一樣！因此要可靠地實現(xiàn)電力線載波通信，必需采用高級的調(diào)制解調(diào)器技術(shù)。2、電力線通信優(yōu)點首先是其無可比擬的網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢,居民家里可以沒有五類線,可以沒有雙絞線,也可以沒有DDN,但誰都離不開電力線。其次是它可充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,不再需要任何新的線路鋪設(shè)。最后是高速訪問可以為用戶提供高速因特網(wǎng)訪問服務(wù)、話音服務(wù),從而為用戶上網(wǎng)和打電話增加了新的選擇,有利于其它電信服務(wù)商改善服務(wù)、降低價格。3、方案的討論及特點a)找資料，理解電力線通信的基本構(gòu)

3、造，利用電力線傳輸數(shù)字信號的原理與調(diào)制方法。b)選擇電路方案：經(jīng)過討論與對比，我們選擇了芯片TDA5051A，TDA5051A是一個電源專用調(diào)制解調(diào)器芯片，主要用在ASK調(diào)制方式、波特率為600或1200的家庭電力載波網(wǎng)絡(luò)中，采用5V單電源供電。該芯片采用互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）結(jié)構(gòu)，具有低功耗、高可靠性以及溫度穩(wěn)定等特性?？芍苯优c微處理器的TTL/CMOS電平引腳相接，芯片內(nèi)置時鐘電路，時鐘電路的輸出引腳可為微處理器提供計時功能。TDA5051A有發(fā)送和接收兩種工作模式，另外為了方便系統(tǒng)調(diào)試還專門設(shè)計了測試功能。二、電力線通信系

4、統(tǒng)原理及電路圖1．電源部分利用電力線上的220V、50HZ的交流電壓，經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)為交流6V，通過橋堆整流，變?yōu)橹绷麟妷骸?805輸出穩(wěn)定的直流5V電壓，提供芯片及放大電路的工作電壓。圖中壓敏電阻，保險絲起保護作用，電路圖如下圖所示：2．耦合部分電力線上的交流電壓值為220V,頻率為50HZ耦合電路必須把要已調(diào)制的信號耦合到更高的頻率上，與電力線上的信號相區(qū)分，達到互不干擾的效果。其次，耦合電路必須能夠選擇出在電力線上傳輸?shù)挠杏玫男盘?，阻止無用的信號對調(diào)制解調(diào)電路的影響。電路如下圖所示：耦合電路主要選用了芯片76250，它的主要功能是：把

5、已調(diào)制的ASK信號耦合到電力線上，隔絕電壓高達6KV,線圈比為1：1。3．芯片部分芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，由圖中可以看出，其內(nèi)部電路由ROM存儲器、D/A轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、邏輯控制器（CONTROLLOGIC）、振蕩器(SOCILLATOR)、數(shù)字解調(diào)器(DIGITALDEMODULATOR)、數(shù)字帶通濾波器(DIGITALBAND-PASSFILTER)、電源(POWERDRIVEWITHPROTECTION)及計數(shù)器(U/DCOUNT)等部分組成。TDA5051A有發(fā)送和接收兩種工作模式，另外為了方便系統(tǒng)調(diào)試還專門設(shè)計了測試功能

6、。在發(fā)送模式下，數(shù)字信號通過DATAIN引腳輸入到芯片內(nèi)部，考慮到外部環(huán)境的變化，為獲得更好的穩(wěn)定性，芯片的載波頻率可由微處理器控制，也可由芯片本身的振蕩器產(chǎn)生。由DATAIN引腳輸入的信號經(jīng)過模擬調(diào)制后，再由特定電路進行整形，這樣可以很好的抑制干擾，提高抗干擾能力。最后再將信號由模擬信號發(fā)送端TXout(10腳)直接送出。在接收模式下，模擬信號接收端RXIN（14腳）接收到模擬信號以后，由D/A轉(zhuǎn)換器換為數(shù)字信號，再經(jīng)數(shù)字帶通濾器濾波和數(shù)字解調(diào)器解調(diào)后，先由數(shù)字信號輸出端DATAIN（2腳）輸出。模擬信號接收端RXIN（14腳）內(nèi)設(shè)置了

7、一個（-6～+30dB）自動增益放大器，使接收到的模擬信號始終處在數(shù)字解調(diào)器的靈敏區(qū)，以提高抗干擾能力，降低誤碼率。整個調(diào)制解調(diào)器的電路圖如下圖所示：兩塊相同的調(diào)制解調(diào)器則可構(gòu)成一個發(fā)送與接收的簡單電力線通信系統(tǒng)。三、測量結(jié)果及誤差分析1．測量載波接上自身電源，DATAIN接低電平，測量TXOUT，波形如圖所示：f=125kHzVP-P=2V分析：根據(jù)芯片本身載波頻率與晶振頻率的關(guān)系：載波頻率＝晶振頻率/64，可得理論值的載波頻率為：8M/64=125KHZ。理論值與測量值相一致。2．測量時鐘接上自身電源，測量CLKOUT,波形如圖所示：

8、f=4MVp-p=5.2V的方波信號分析：根據(jù)芯片本身時鐘頻率與晶振頻率的關(guān)系：時鐘頻率＝晶振頻率/2，可得理論值的載波頻率為：8M/2=4M.理論值與測量值相一致。3.調(diào)制效果單個板測量，D