[发明专利]一种车载电力线通信自适应阻抗匹配方法

说明书

本发明涉及电力线通信领域和阻抗匹配领域，特别涉及一种车载电力线通信自适应阻抗匹配方法，包括：整个系统由测量单元、控制单元和阻抗匹配单元构成；测量单元测量电力线阻抗物理参数，得到通过电力线传播的信号包络、有源功率及作为参考的布尔变量，输出作为控制单元的输入参量；控制单元得到实测阻抗，与匹配目标阻抗相比较，以Smith Chart为工具分析实现自适应阻抗匹配的方法，确定匹配网络的拓扑结构，并得到控制信号传递给阻抗匹配单元；阻抗匹配单元根据控制信号调节集中参数元件的参数值，与目标阻抗实现匹配。本发明针对车载电力线通信阻抗的时变性，引入自适应阻抗匹配的思想，克服了传统固定拓扑匹配网络的缺陷，有利于通信效率及质量的提高。

技术领域

本发明涉及电力线通信领域及阻抗匹配领域，特别涉及一种车载电力线通信自适应阻抗匹配方法。

背景技术

电力线通信(Power Line Communication,PLC)是一种利用传输电能的电力线作为通信媒介，无需额外铺设通信线路的通信技术，具有成本低、覆盖面广、施工难度低等优点。随着PLC技术不断的发展与改善，PLC已广泛应用于远程抄表系统、路灯远程监控系统、工业智能化等领域，同时，PLC在当前火热发展的智能电网、智能家居、智慧城市领域也扮演着重要角色。车载电力线通信主要利用汽车内直流输电线作为媒介，进行数据传输。高速、远距离、稳定可靠的PLC一直是研究的重点，阻抗匹配作为通信系统中不可或缺的重要部分能够减少电磁信号在媒介中传输的能量损耗，从而能够实现远距离通信的目标。

由于发射机与通信媒介或接收机与通信媒介间存在阻抗失配，电磁信号在传播过程中遇到阻抗失配节点会产生反射，信号能量有损耗，从而造成信噪比(Signal-to-NoiseRatio,SNR)恶化，影响通信的可靠性和通信距离。阻抗匹配是所有通信系统中为克服这一缺点所采取的有效方法。根据实际的应用需求，阻抗匹配主要有源端匹配、终端(负载端)匹配和两端均匹配3种匹配实施方案。匹配网络的拓扑结构可设计为固定网络和可变网络，固定网络拓扑主要针对固定负载阻抗值的匹配，相反，可变网络拓扑主要针对可变的负载阻抗值的匹配，比如时变的负载阻抗值匹配。通信系统中，为了使发射信号以最大功率传输，通常需要将传输媒介(如：光纤、传输线、波导等)的输入阻抗与发射机阻抗进行共轭匹配，同时，为了使接收机接收的信号功率最大化，通常需要将传输媒介的输出阻抗与接收机阻抗进行共轭匹配。Smith Chart(史密斯圆图)是阻抗匹配常用的工具，能够直观地反映测量阻抗和目标阻抗的位置及其两者之间的匹配路径，通过匹配路径能够确定匹配网络的元件类型(阻性、感性、容性)及其之间的连接方式，同时计算出各元件的参数值，确定完整的匹配网络。

车载直流电力线网络拓扑结构极其复杂，接于电力线网络的终端电子设备变化多样，电子设备随机切入切出，因此，电力线网络的阻抗具有很强的时变性和随机性。固定网络拓扑结构的匹配网络不能满足电力线网络阻抗的匹配要求，自适应的匹配网络是电力线网络阻抗匹配的最优解决方案。

发明内容

为了克服电力线网络与PLC发射机和接收机之间的阻抗失配导致的信号能量损耗，为了提高信号在电力线网络中的传输效率，提高PLC系统的SNR保证其通信可靠性及通信距离，针对电力线网络阻抗的时变性和随机性，本发明提出了一种车载电力线通信自适应阻抗匹配方法。该方法采用信源端及终端均匹配的方案，设计了集成有测量单元、控制单元及阻抗匹配单元的阻抗匹配系统，能有效提高阻抗匹配的准确性和自适应性，克服了传统的固定网络拓扑的匹配方案不能满足可变阻抗匹配需求的缺陷。

本发明一种车载电力线通信自适应阻抗匹配方法，包括：