在当今的世界范围内,人们都期望着利用现有的电力线(PL)进行信息的传送,并最终能够达到四遥(即遥测、遥迅、遥控和遥调)的水平,这样就可以节约大量 的人力、物力和财力。国内外许多公司和研究单位都在对此进行研究和开发,可以说PL载波通讯方兴未艾,但是就目前的技术发展水平而言,其性能还有待进一步 加以改进。
从技术角度而言,在利用PL作为传输媒介的通讯过程中,主要存在着以下几个不利因素,它们对于PL上信号的传输都有着较大的影响,其中,第3、4方面尤为重要。
1、可变的信号衰减和PL阻抗: 信号衰减和PL阻抗的变化是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。在某些情况下,PL阻抗可小于0.1欧姆,但在另外的条件下,它又会增大到100欧姆左右;同样,信号衰减在多数情况下都小于55
dB,但有时又可高达100 dB。这些情况对于载波信号的稳定传输都有着较大的影响。 CW干扰源包括有意干扰源和无意干扰源两种。前者如婴儿监控器,或对讲机等家庭用产品,其工作频率都在100到300 KHz之间;而后者(如电源开关等)产生的主谐波频率也都在50 KHz以上。这些频率范围恰恰是大多数载波信号的频率范围。因而,这种干扰所占的比重也是较高的。 为了排除以上所述的各类 干扰,在目前的PL通讯产品中,主要使用两种方式,即窄带通讯方式和扩频通讯方式。因为窄带通讯技术价格低廉并且较为容易实现,所以在以往的应用中比较流 行;但在目前的实际应用中,为了实现用于家庭或经济产品上的通讯与控制网络,需要更为可靠的多用户环境的PL通讯技术,扩频载波通讯技术就应运而生了。 扩频通讯相对于窄带通讯 而言具有一定技术上的优势,主要表现在抗干扰方面。因为扩频载波信号的带宽通常较大(几十至几百KHz),所以其受干扰的频率范围所占比例相对减小,换句 话讲,就是各种噪声仅能影响到一小部分所要传输的信号,而大多数的信号都能够完整、正确的到达目的地,所以对于各种类型的干扰都具有较强的抵抗性。对于最 常见的脉冲噪声而言,尽管窄带通讯中的接收器具有较窄的通带,使得仅有一小部分噪声能进入接收器,但由于此类接收装置中的滤波器具有高品质因素,瞬间的脉 冲噪声会使其发生自干扰,而引起它对传输来的信号产生误操作;而使用低品质因素的滤波器又会使通带带宽加大,令更多的噪声进入接收器,所以窄带通讯对脉冲 噪声的抵抗性较差。然而利用扩频技术,当接收到具有较大能量的噪声信号时,接收器会在噪声的高能部分到达时自动停止工作,所以接收方仅对一小部分受影响的 信号进行纠错解码即可;另外,扩频接收设备使用的滤波器具有较低的品质因素,因而不会造成系统自干扰,所以扩频技术具有较强的抗噪能力。 一般来讲,目前实现扩频有三种途径:即直接序列调制、跳频载波和利用Chirps扫描频率进行载波。 1、直接序列调制(Direct-Sequence Modulation):此技术是将信号的能量平均分布于整个频带内,并通过伪随机序列将数据流倍加来使信号得以扩频,此序列具有数倍于所传信号二进制数据位率的符号速率。
综上所述,利用扩频技术进行载波通讯具有其技术上的先进性。在此,谨向您介绍一种电力线扩频载波产品棗美国Intellon公司PL系列产品。 在扩频通讯行业处于领先 地位的美国Intellon公司多年来一直致力于PL载波通讯领域,将其独特的扩频载波(Spread Spectrum Carrier,即SSC)技术完美的应用于其产品中,使得PL通讯的性能得以改观。其所有产品(含PL和RF两个系列)都满足美国电子工业协会 (EIA)所制定的用户电子总线标准(CEBus),即EIA-600。并主要应用于家庭内部网络(对HVAC系统或照明设施等进行联网控制)、水电气费 管理(如远程抄表)、通讯、安全保卫系统和其它分布式自动控制系统。 Intellon公司的PL系列产品就是利用上述的Chirps扫描频率进行载波来对信号进行扩频的。由于其所依托的技术,使得其产品在速度、抗干扰性、可靠性及价格等诸多方面具有其市场优势,而这一点正是所有用户所最关心的。 1997年,在原有产品的基础上,Intellon公司又推出了其最新的电力线载波通讯芯片:SSC P300网络接口控制器IC和SSC P111媒介接口IC。拥有这两片高度集成化的芯片,您就可以完成网络中每个控制节点的功能。 SSC P300 PL网络接口控制器为一个高度集成化的电力线收发器和信道存取接口,它适用于与CEBus兼容的产品。SSC P300提供了用于EIA-600标准信道存取和通讯服务的数据链路层控制逻辑,扩频载波的电力线收发器,信号调节电路以及与SPI兼容的主处理器接口。另外,接到电力线上所需的外部电路是非常少的。SSC P300与主处理器一起即可构造与CEBus兼容的产品,并在各种低廉的电力线网络应用中,充当基本的通讯单元。 SSC P300的特性为: ●提供EIA-600标准中数据链路层(DLL)的服务; SSC P111的特性为: ●将功率放大器和三态功能集合为CEBus的电力线(PL)物理接口; 以下,我们提供了一个应用SSC P300和SSC P111的参考电路框图。 由于Intellon公司遵循CEBus标准,其所有产品都将以10Kbps的速率进行信号传输。并且,其PL产品是利用ASK(振幅移位键控)和 PRK(反相键控)两种波形调制方法对信号进行处理,使得其产品具有其独特的技术和市场优势。当然,作为一个产品,也必然存在一些有待解决的问 题,Intellon公司的产品也不例外。就目前而言,其PL通讯产品仍旧无法跨越变压器,这就在一定程度上限制了应用的范围,同时,其传输距离较RF产 品还有一定距离,这些都是将来需要进一步加以改进的。但从整体角度来说,Intellon公司的PL系列扩频载波产品还是具有较高应用价值的,希望在不久 的将来,我们能够将PL通讯产品进行广泛的应用,使得我国的通讯质量与水平迈上一个新台阶。 |
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