[发明专利]一种电力线通信中的阻抗匹配系统及方法

说明书

本发明请求保护一种电力线通信中的阻抗匹配系统及方法，其包括：阻抗匹配单元组，阻抗选择模块，通路选择模块，信号检测模块，所述阻抗匹配单元组是由多个阻抗匹配单元构成，每个阻抗匹配单元由电容，电感和变容二极管组成，每个阻抗匹配单元可以进行阻抗微调；所述阻抗选择模块用于完成阻抗匹配单元的选择，还用于完成对阻抗匹配单元中的阻抗微调控制；通路选择模块，用于完成阻抗选择模块控制下，实现电力线和信号检测模块之间的阻抗匹配单元组合选择；信号检测模块，完成监视在每次阻抗匹配选择之后，接收信号大小的评估，并且确定阻抗匹配选择是否是最佳的选择方案。

技术领域

本发明属于物联网通信技术领域，尤其涉及一种电力线自适应阻抗匹配方法。

背景技术

随着通信技术的发展，各种各样的通信技术在物联网中得到广泛应用。电力部门为了实时监控用户用电信息，电力抄表业务孕育而生，目前在电力抄表业务中最为成熟的通信方式是电力线通信。在电力线的设计使用中，虽然电力线的铺设本身不是为了通信，但是可以作为通信信道来使用，只不过在很多特性方面都不能很好地满足通信要求。

在通信系统中，信号从收发设备到信道的时候，需要进行严格的阻抗匹配，例如移动终端设计中，为了使发送端的射频信号能够最大效率地发送出去，接收端能够最大限度地接收到天线端的耦合信号，基带射频电路和天线之间需要做阻抗匹配，但是对于电力线通信系统，实现电力线和通信模块之间的固定阻抗匹配是极其困难的。在实际应用中，由于电力线上挂接各种各样的电器设备，同时电力线上也存在许多不同的电路分支，每条支路的变化都会影响到电线上的阻抗，所以电力线通信系统无法实现固定的阻抗匹配。如图1所示为常规的电力线耦合电路，电力线通过变压器耦合到通信模块的收发端，电力线到电力线信号输入之间，以及电力线到电力线信号输出之间，通信设备模块对外接口的阻抗是固定的，但是电力线上的阻抗是随时间和场景而变化的。电力线上的任何变动都会影响到电力线上的阻抗，亦影响到电力线和通信模块之间的阻抗匹配。

正因如此，已经有很多公司和研发机构对电力线阻抗进行研究，从本质来分析，提出的解决方案主要有以下两种方式。

方式一：通信模块在发送信号时，由于通信模块和电力线之间阻抗不匹配，所以会存在强烈的信号反射，反射信号和发送信号会在通信模块发送端进行混叠成驻波信号，形成严重干扰。这种方法在通信模块中使用已知的发送信号和接收到的反射信号进行幅频特性评估，用以指导通信模块在发送信号时进行幅频特性调整，从而降低这种混叠对通信质量的影响，该方案困难在于需要从接收到的复杂信号中甄别出反射信号，算法复杂度较高，不适用于低成本、大规模的物联网中。

方式二：阻抗不匹配会影响通信模块发送和接收信号质量，如果解决通信模块和电力线之间阻抗不匹配问题，也就避免通信信号的反射，所以该方法主要通过实时对电力线进行阻抗测量，然后计算出阻抗匹配参数，最后使用计算出的阻抗匹配参数对通信模块的阻抗进行调整。在实际应用中，该方案困难在于电力线阻抗的实时测量、匹配阻抗的计算以及阻抗调整，需要增加额外的测量电路，同时也会增加通信模块的信号处理能力，因此也不适合低成本的电力线载波通信系统。

本发明针对目前电力线载波通信系统中存在的问题，提出的一种解决方案，该方法在实际应用中，既兼顾了性能和低成本的要求，又解决了电力线通信中阻抗自适应匹配的问题。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种既兼顾了性能和低成本的要求，又解决了电力线通信中阻抗自适应匹配的问题的电力线通信中的阻抗匹配系统及方法。本发明的技术方案如下：

一种电力线通信中的阻抗匹配系统，其包括：阻抗匹配单元组，阻抗选择模块，通路选择模块，信号检测模块，所述阻抗匹配单元组是由多个阻抗匹配单元构成，每个阻抗匹配单元由电容，电感和变容二极管组成，每个阻抗匹配单元可以进行阻抗微调；所述阻抗选择模块用于完成阻抗匹配单元的选择，即选择阻抗匹配单元1，阻抗匹配单元2，...，阻抗匹配单元N中的阻抗匹配组合，其中N为大于等于1的整数，还用于完成对阻抗匹配单元中的阻抗微调控制；