1、电力线载波通信第一章绪论 架空明线实用传输频带最高频率可达300 kHz 对称电缆可达600 kHz 同轴电缆可达60MHz 电力线高频通道可达500kHz 频带平移 ：上边带话音三角形与调制器输入调制信号的话音三角形方向一致 频带倒置 ：下边带的话音三角形的方向与输入调制信号话音三角形的方向相反 载波通信的基本过程：一变二分三还原变，就是用调制器把话音频带变换到高频频带；分，就是频率分割，即在收信端用滤波器把各路信号从群信号中分割出来；还原，就是利用解调器把高频频带还原成话音频带。 载波机中必须包括以下几种基本部件： (1)调制器(或解调器):实现频率变换。 (2)载波振荡器:产生载频信号。
2、 (3)滤波器:完成选频与频率分割作用。 (4)放大器:提高信号电平。两种现象： 解决收后重发添加差接系统 ： 差接系统能把用户方向的二线电路与载波机的收、发信支路的四线电路连接起来，同时能使收信支路与发信支路彼此隔离，切断“收后重发”通路 。这是因为差接系统具有信号在邻端方向传输衰减小，对端衰减大的性能。 解决自发自收 用以下两个方案 ： 1、双频带二线制双向通信 所谓双带二线制，指的是在一对通信线路的两个方向上，采用两个不同的线路传输频带，利用方向滤波器把收、发两个方向的线路传输频带分开，切断“自发自收”通路，从而实现双向通信。这种方法主要用在线路传输线对较少的载波通信系统中。如架空明线、
3、电力线载波通信系统中都采用这种通信方式。 2、单边带四线制双向通信 所谓单边带四线制，指的是在线路上收、发信两个传输方向上采用相同的传输频带，而用两对导线（四根导线）来各自传输一个方向的信号，从而切断了“自发自收”通路。这种方法主要用于对称电缆和同轴电缆载波通信系统。载波机特点与技术要求 发信功率较大 有较快调节速度和较大调节范围的自动电平调节系统 大多是单路机 能适应不同电压等级的电力线通信需要 具有自动交换系统，并提供优先权配置方向滤波器：分割收发频带线路滤波器：过滤信号频带，隔离载波通路与音频通路多级变频与标准转接频谱 一次变频：把原始信号通过一次变频搬移到线路传输频带 多级变频：把原始
4、信号通过多次变频，搬移到线路传输频带 通路变频：把音频信号变频为上、下边带或将上、下边带还原成音频 群变频：把由若干路边带信号所组成的群信号送到一个变频器进行变频 多级变频的优点 有利于调制器后带通滤波器的设计与制造 减少滤波器和载频种类 实现较好的变频方案，减少串扰 便于得到标准转接频谱，有利于机型统一和群间转接CCITT建议的标准频谱通路(04kHz) 指每路信号允许通过的频率范围，一般取为4kHz. 前群(1224kHz) 由3个话路信号分别经12, 16kHz和20kHz载波变频，取上边带，组成1224kHz 的3路群信号，称为前群。基群(60108kHz) 由12个电话通路组成的60
5、108kHz的标准群，称为基群。超群(312552kHz) 由5个基群组成的312552kHz的60路标准群，称为超群。主群（ 8122044kHz) 由5个超群组成的8122044kHz的标准300路群称为主群。超主群 由3个主群组成的851612388kHz标准的900话路的，大于900话路的巨群。获得基群标准频谱的方法：一次调制法12个话路频带通过一次调制直接搬到基群频谱上二次调制法把12个话路分成若干组，经二次变频，搬移到基群频谱上单晶滤波器法频谱参差 利用多个不同的线群调制载波频率，使得线路传输频谱互相错开 。采用频谱参差可使解调后所得到的串扰话音信号变为不可懂串音 ，这样可以防止失
6、密，并使分散通话者注意力的影响减轻，从而在效果上相当于减少了串音的影响。 频谱倒置在同杆两对传输线路上的两台载波机，所采用的线路传输频谱相同，但一台机采用上边带，一台机采用下边带，把可懂串音变为不可懂串音电力线高频通道包括：结合滤波器JL（结合设备）、耦合电容器C、阻波器GZ(加工设备)和电力线路。耦合装置 ：包括结合设备、加工设备及耦合电容 结合设备JL连接在耦合电容C的低压端和载波机的高频电缆GL之间。图中排流线圈1对工频信号呈现低阻抗，对载波信号呈现高阻抗，它的作用是给通过耦合电容的工频电流提供接地通路，从而将耦合电容器连接结合设备JL端子的电位限制在安全电压范围以内。接地刀闸2是为了满
7、足在维修和其它需要时，可将结合设备输入端子可靠接地，以保证人身和设备的安全。主、副避雷器3.6是限制来自电力线雷电感应脉冲和工频操作过电压的冲击，以保护载波设备。匹配变量器4用来实现电力线路与高频电缆之间的阻抗匹配。 耦合电容器C连接在结合设备JL和高压电力线路之间，它的作用是传输高频信号，阻隔工频电流，并在电气性能上与结合设备中的调谐元件配合，形成高通滤波器或带通滤波器。耦合电容器的容量一般为300010000pF线路阻波器GZ与电力线路串联，接于耦合电容器在线路上的连接点和变电所之间。线路阻波器GZ主要由强流线圈、保护元件及相应的电感、电容与电阻等调谐元件组成。线路阻波器的电感量一般为0.
8、12mH。在结合设备JL的输出端子和载波机之间一般用高频电缆GL连接，由于载波机的型号不同，高频电缆可以是不平衡电缆或平衡电缆。连接电缆的阻抗一般为75（不平衡）和150(平衡)。电力线载波机ZJ：实现调制与解调耦合电容器C和结合滤波器JL组成一个带通滤波器：通过高频载波信号，阻止工频高压和工频电流线路阻波器GZ:是通过电力电流、阻止高频载波信耦合方式 ：耦合方式有三种:相相耦合方式，相一地耦合方式和相一相，相一地混合耦合方式。 相一地耦合方式将载波设备连接在一根相导线和大地之间。它的特点是只需一个耦合电容器和一个阻波器，在设备的使用上比较经济，因而得到了广泛的应用。但这种方式所引起的衰减比相
9、相耦合方式大，而且在相导线发生接地故障时高频衰减增加很多。需要指出的是，这种方式虽然耦合是一相对地，但实际的信号传输却包括其它两相在内，以复杂的相间波方式进行着。 相相耦合方式需要两个耦合电容器和两个阻波器，耦合设备费用约为相一地耦合方式的两倍。但相相耦合方式的优点是高频衰减小，并且当电力线路故障时，由于80的故障属于单相故障，所以具有较高的安全性。 载波频率范围： 40500kHz 基本载波频带： 4kHz 标称载波频带：基本载波频带整数倍 标称阻抗指设计输入、输出电路所选取的，以及在使用条件下所适用的阻抗值。在载波机外线侧载波输出端的标称阻抗应为75(不平衡式)或150(平衡式)，要求在标
10、称载波频带内发送方向的回波衰减应不小于10dB。在话音及信号输入、输出端，应采用平衡式电路，标称阻抗为600，且有效传输频带内的回波衰减应不小于14dB。 乱真发射乱真发射指在标称载波频带以外的一个或多个频率处的功率发射，它的电平可以减低而不影响信息的传输。乱真发射包括谐波、寄生信号和交调产物。 带阴影的倒漏斗线代表在标称载波频带以外的各个频率处所允许的乱真发射的最高电平值。 BN表示标称载波频带，B表示距离标称载波频带的间隔。 纵坐标尺A1适用于标称载波功率小于或等于40W的电力线载波机，它的坐标刻度值代表实测乱真发射电平Lsp。 纵坐标尺A2适用于标称载波功率大于40W的电力线载波机。A2
11、纵坐标尺的刻度值为相对电平值，它表示实测乱真发射电平Lsp ，与电力线载波机标称载波功率电平Ln 之差。 对于某一台具体载波机，当将其实测得到的乱真发射电平值(或其相对值)标注在图中时，若其值于倒漏斗线以下时则为合格，否则其乱真发射指标不合格。 例如，对于标称载波功率大于40W的载波机，应选用A2纵坐标尺，并由此可确定在紧邻频率(OB )处所允许的最高乱真发射电平为-56dB，而在间隔1B处为 -68dB，而在问隔2B处为 -80dB 。单边带电力线载波机的体系结构v 电力线载波机通常由下列各部分组成:v (1)话音信号传输系统。它是载波机骨干电路，包括发信支路和收信支路， 用于完成话音信号以
12、及二次复用信号的频率搬移、发送和接收。v (2)远动信号复用系统。作为远动装置与载波机之间的接口电路，完成平衡电路 与不平衡电路的转换，以及信号接口电平的配合与调整，用以保证载波机 的正常工作和音频远动信号通过载波通路顺利传输。v (3)呼叫信号系统(振铃系统)。包括呼叫发送电路和呼叫接收电路两部分，用以 完成直流呼叫信号与音频呼叫信号的转换。v (4)优先强拆信号系统。用以完成自动交换系统中直流强拆信号与载波通路中 音频强拆信号的相互转换。v (5)高频保护信号复用系统。未复用高频保护的电力线载波机无此系统。v (6)载频供给系统。用以产生各种载频和导频。v (7)自动电平调节系统(导频系统
13、)。主要用于补偿高频通道在运行过程中衰减 的变化，保证收信端传输电平稳定。v (8)电源供给系统。v (9)告警系统。v (10)自动交换系统。国外电力线载波机一般不带自动交换系统，而是采用由 数台载波机共用一台自动电话小交换机的办法来提高载波通路的利用率。中频转接的特点：1， 中频转接是在中频段进行的，中频信号含有话音和远动信号，因此，这种转接方式可以将话音和远动通信同时进行转接。2， 在中频转接过程中，信号仅通过一次调制和一次解调，因此由转接引起的信号失真比较小3， 中频转接后，送往高频通道的高频信号频率发生了变化，但经放大都获得了增益。因此，中频转接实际上起到了频率变换式增音的作用4，
14、中转站B1,B2两台单路机中频转接时，只起到一台增音机的作用，他们的音频部分平时无用，但当通信电路维护检修时，中转站可以利用音频部分分别和A,C站实现通话，所以保留B1,B2机的音频部分是有实际价值的中频转接的不足：中转机必须防止导频信号二次发送，否则，将会造成对方自动电平调节系统工作混乱。解决的办法是，在中频转接时，可以用中频带通滤波器或采取其他办法对导频信号加以抑制。终端站的载波机不能采用最终同步法实现音频信号的最终同步。绝缘地线载波通信包含：架空地线G，线路设备和载波机ZJ组成。架空地线的线路设备包括放电间隙P，接地排流线圈L，混合电容器C和阻抗匹配变量器T. 放电间隙P起防雷击等作用。
15、 接地排流线圈L的作用是在电力线正常运行和非正常运行时，将架空地线上因电磁感应产生的大电流(含工频电流、由故障产生的感应过电流和雷击电流等)排入大地。 另外排流线圈的电感和耦合电容C构成一个高通滤波器，以阻止工频高次谐波的干扰进入载波机。 阻抗匹配变量器B用于将架空地线的特性阻抗(线地耦合架空地线的特性阻抗为5000)与高频电缆的特性阻抗(75)实现阻抗匹配。 绝缘地线载波通信优点：v (1)绝缘地线载波的线路设备简单，不需要高频阻波器和高压耦合电容器，因此对工程施工和设备制造均带来方便，并具有经济意义。v (2)架空地线上感应的工频电流和电压大大低于相导线上的值，因此地线载波通道中的杂音干扰电平比电力线通道中的杂音干扰电平低许多(约低510dB)。因此如果采用良导体绝缘架空地线。在同一发信电平下，地线载波通道的传输距离较远。v (3)线路设备简单和线路杂音电平的降低，使得地线载波的工作频率范围可从低频8kHz开始，这样不仅使线路衰减有所降低，而且可以充分利用电力线载波无法使用的40kHz以下的频段。v (4)在电力线停电作业、相导线加挂地线的情况下，电力线载波通
