[发明专利]用于电力线载波通信的输出耦合及滤波电路

说明书

技术领域

本发明涉及电力线载波通信系统中，信号从载波功率放大器到电力配电系统的处理过程，尤其涉及一种用于电力线载波通信的输出耦合及滤波电路。 

背景技术

通信信号可以利用电力线调制解调器耦合到电力配电系统，以达到利用广泛存在的电力线传输数据的目的。 

然而，和无线通信系统不同的是，由于电力线的主要功能是为各种特性复杂的用电器供电，其对载波信号的负载特性是一个变化非常剧烈的量，会随着信号频率和时间的变化在很大的范围内变化，对于符合欧洲标准EN-50065标准的载波信号，其频率应该在9～145KHz之间，而对于该频率范围的载波信号，电力线的负载通常会在0.5欧姆到50欧姆之间变化。 

为了有效地在电力线信道上进行可靠的数据传输，需要载波调制解调器具备高的输入阻抗和低的输出阻抗。这样一方面能够使电力线上得到尽可能高的载波信号，另一方面能够使得每个载波节点从线路上只吸收比较小的信号能量，从而减小信号在线路上传输过程中的衰减。 

如图1A及图1B所示，现有技术通常采用模拟方式的线性放大器200做载波信号的功率放大器。其中图1A示出了采用单端功放的实现方式，图1B示出了采用双端功放(也可称为BTL功放或差分功放)的实现方式。 

在图1A及图1B中，具有内阻Rs的线性放大器200通过变压器203耦合至电力线。电力线202上具有等效负载Zt，它会在很大的范围内变化。为了有效地将载波信号加载到电力线上，即在各种情况下均能保证在电力线上均可加载上一定信号幅度的载波信号，需要功率放大器200的内阻Rs足够低。 

而在电力线调制解调器处于接收态的时候，如图1C所示，电力线上的载波信号等效于一个信号源205及其内阻r的串联电路207，载波调制解调器的 功放部分200相当于一个内阻值为Rs的信号源201，该信号源201通过输出耦合电容204连接到信号耦合变压器203上，其交流等效电路即相当于内阻Rs直接并联在信号耦合变压器上。由此可见，输出功放200的低的内阻会对电力线上的载波信号造成非常大的吸收。所以通常的电力线载波调制解调器在处于接收态的时候会通过合适的电路将功率放大器200设置到高阻输出状态，即在接收态的时候将Rs设置到一个非常大的数值以消除对电力线上载波信号的吸收。 

R_IN为接收机的输入阻抗。如上所述，为了减小对电力线上载波信号的吸收，接收机的输入阻抗应取较大的数值，即电力线载波调制解调器的接收机部分应该为高阻输入。 

为了达到相应的电磁干扰(EMI)标准，往电力线上发送的载波信号应该具有相当高的频谱纯度，即应该对发送信号的带外做严格的控制。在无线以及通常的有线通信系统中，常采用带通滤波器对发送信号进行滤波以达到相应的技术要求。 

通常的通信系统为一个恒定负载阻抗系统，如射频系统常采用50欧姆或75欧姆的负载阻抗，采用一个针对特定阻抗的滤波器通常就能起到很好的效果。也正因为如此，在无线通信系统中常常可以采用非线性的功率放大器，如C、D、E、F类放大器进行高效率的功率放大，然后通过良好设计的滤波器从输出信号中过滤出特定频率的信号发送到信道上去。 

然而在电力线载波通信系统中，由于载波信道的特殊性，需要电力线载波调制解调器在发送和接收态的时候具备差别非常大的特性阻抗。虽然目前的带高阻输出的功率放大器，在发送态时具备低的输出阻抗，而在接收态时处于高阻状态。但是带通滤波器的加入，会破坏接收态时应该处于的这种高阻状态，因此在电力线载波通信系统中，输出滤波器的设计成为一件极其困难的事情。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电力线载波通信的输出耦合及滤波电路，其中引入了带通滤波器，且仍然保持该电路在接收态时处于高阻状态。 

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种用于电力线载波通信的输出耦合及滤波电路，其包括：第一串联谐振回路，连接于一功率放大器，该第一串联谐振回路谐振于载波信号的中心频率；隔离变压器，具有第一绕组、第二绕组及第三绕组，该第一绕组的连接于该第一串联谐振回路，该第二绕组连接于电力配电线路；并联谐振回路以及开关器件，该并联谐振回路与该开关器件串联后，并联于该第三绕组的两端，该开关器件受一控制信号控制而闭合或导通，以控制该并联谐振回路与该第三绕组的断开或连接。 

上述的输出耦合及滤波电路中，该第一串联谐振回路串联于该功率放大器的一端与该第一绕组的一端之间，并具有相互串联的第一电感及第一电容。