低压电力线数据通信设计

论文摘要

电力线通信(Power Line Communication),简称PLC,就是以电力网作为信道,实现数据传递和信息交换。电力线载波通信以电力线为载体,与其它通信方式比较有着特殊的优势。进入21世纪以来,随着调制技术的进步,电力线通信技术也得到了迅速的发展。由于电力线通信不需重新布线,成本低廉等优点,它作为宽带接入的一种方式受到了极大的关注。电力线通信的研究内容是建立在信道研究的基础上,因此本文首先分析了低压电力线信道的特点,内容主要包括传输线特性、信道噪声和信道衰减等。载波技术决定了电力线通信的传输速率、传输距离和抗干扰能力,它是电力线通信实现的关键。本文通过分析扩频载波通信技术原理,决定采用扩频技术的方法,以克服电力线作为传输媒介的缺陷。扩频载波通信系统与常规的载波通信系统相比,具有很强的抗干扰能力,如抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰等,并具有信息隐蔽、多址保密通信等特点。同时本文对BPSK调制技术、LonWorks技术进行了系统地阐述,并提出一种适合于低压电力线载波通信方案。电力线载波通信模块的硬件设计和试验是本文重点,在进行理论分析之后,本文着重研究了电力线载波通信具体的实施方案,从而设计出一套点对点的电力线载波通信实验板。本文首先详细描述了RISECOMM的调制解调芯片RISE3201的功能特点,并详细阐述了基于这种方案的电力线载波通信各功能模块的硬件设计,尤其对耦合接口、接收、发射等电路进行了重点介绍。最后对通信实验系统进行了分析、制作以及调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 PLC技术概述
• 1.2.1 PLC技术原理
• 1.2.2 PLC的特点
• 1.3 PLC的概况及发展
• 1.3.1 国外发展现状
• 1.3.2 国内PLC技术的研发及应用
• 1.4 论文的研究内容和任务
• 1.5 论文的章节安排
• 第二章 低压电力线信道特性分析
• 2.1 低压电力线的输入阻抗特性分析
• 2.2 低压电力线上的噪声特性分析
• 2.2.1 低压电力线上噪声的周期性
• 2.2.2 低压电力线上噪声的随机性
• 2.2.3 低压电力线上噪声的多变性
• 2.2.4 低压电力线上噪声特性总结
• 2.3 低压电力线上的衰减特性
• 2.4 信道特性综述
• 2.5 本章小结
• 第三章 电力线通信的相关技术
• 3.1 载波通信技术
• 3.1.1 扩频通信
• 3.1.2 直接序列扩频通信
• 3.1.3 直接序列扩频技术与正交频分复用技术的比较
• 3.2 数字相位调制与解调
• 3.3 LonTalk协议
• 3.3.1 LonWorks技术的产生
• 3.3.2 LonTalk协议的特点
• 3.4 国内外电力线载波芯片简介及芯片选择
• 3.5 本章小结
• 第四章 电力线调制解调器的分析与设计
• 4.1 载波通信系统的组成
• 4.1.1 RISE3201的功能特点
• 4.1.2 RISE3201的结构框图
• 4.2 系统硬件设计
• 4.2.1 耦合电路
• 4.2.2 发送电路
• 4.3.3 接收电路
• 4.2.4 与计算机的接口电路
• 4.3.5 电源部分
• 4.2.6 过零检测
• 4.3 系统的PCB设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统的软件设计
• 5.1 软件设计任务
• 5.2 串口调试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录A 电路原理图
• 附录B 系统实物图
• 致谢