影响电力线载波通信信道特性的相关因素

张友运

（瑞斯康微电子（深圳）有限公司，广东 深圳 518057）

影响电力线载波通信信道特性的相关因素

张友运

（瑞斯康微电子（深圳）有限公司，广东 深圳 518057）

电力线载波通信现如今已被广泛地运用于电力系统当中，所谓电力线载波通信是指应用电力线作为传输媒介，来传输语音和数据信息，达到通信的目的。随着低压载波、扩频技术等应用于电力线载波通信技术中，载波通信相关的产品和专业技术得到了极大的丰富和提高。文章介绍了电力线载波通信技术的特点及发展历史，分析电力线载波通信信道的特点及影响信道特性的因素，以期为读者提供一些有价值的参考。

电力线载波通信；信道特性；影响因素

电力线载波通信技术是电力系统中的关键技术，以其方便、灵活的布线方式和稳定的传输特性，为电力的运营和管理提供了极大的便利。常见的运用有远程抄表系统、远程路灯系统等，从频带来分，可将其划分为窄带和宽带；从传输速率来分，可将其划分为低速和高速；从电压高低来分，可将其划分为高压、中压、低压。电力线载波通信技术运用广泛，但也存在着抗干扰性差等缺点。

1 电力线载波通信技术

电力线载波通信技术是一种作用于电力网的传输技术，通过调制解调器将数据信息调制到高频载波上，经由信号放大器放大功率后由耦合器与电力线进行耦合，通过现有的电力线网传输信息和数据。信号传输峰值频带电压较低，并不会对已有电力线路造成损伤，产生不好的影响。电力线载波通信技术在现有物联网中的应用主要有远程抄表、路灯的智能监控等（见图1），极大地为人们提供了便利。

实际应用中的电力线载波通信系统主要包括电力线、载波机和耦合器（见图2）。电力线作为传输媒介是现有电网已经架设的电力线路，不再需要重新投入资金进行建设，这也是电力线载波通信系统广泛运用的重要原因。载波机的作用是将要传输的数据信息调制解调到电力上，便于在电力线网中进行传输。耦合器是电力线载波通信系统中的重要单元，载波机调制出的数据载波并不能直接在电力线网中进行传输，必须通过耦合器与电力线进行耦合后，才能符合在电力线中传输的条件，达到通过电力线传送数据信息的目的。

图1 电力线载波通信技术在现有物联网中的应用示意

图2 电力线载波通信系统

2 电力线载波通信信道特性分析

2.1 阻抗

电力线作为信号传输的载体，其本身不可避免地存在着阻抗，阻抗值的大小不仅和被传输信号的频率高低有关，还和电力线路上存在的负载有关。需要传输的数据信号被搬移到不同频率的载波上与电力线耦合后进行传输，不可避免地要产生阻抗干扰信号的传输效果。而且存在于电力线路上的负载对阻抗值的大小也有很大影响，这取决于负载的种类和数量多少。电力线的型号和电网的拓扑结构等因素也对阻抗的变化起到一些作用。阻抗的变化波动和不匹配会对电力线载波通信系统中的传输信号质量造成损害，影响传输的整体质量。

2.2 信道衰减

电力线载波通信信道具有很强的时变性，传输数据信号会随着传输距离的远近和载波频率的高低而变化，随着调制载波的频率不断升高，信道的效应就越加凸显，信道产生谐振波在特定的频率下信道传输的衰减会剧增，电力线网的拓扑结构和电力线上搭载的负载都会对信道的衰减产生影响。数据信号在电力线中的传输，不仅是在发射和接收端，在信号的反射路径中也存在，电力线信道可以看作是多径传输信道，具有频率选择性衰落的信道特性。在一条路径上如果反射越多，则信号的衰减就越大，同样传播路径越远，信号衰减也越大，在接收端所接收到的数据信号就越弱。信道衰减在电力线载波通信系统中是不可避免的，这是由传输信道的物理特性所决定的。

2.3 信道噪声

噪声一直是传输信道的干扰主要来源，在现实物理环境中是不可避免的，同样在电力线载波通信系统中噪声是影响信道传输效果减弱的重要因素。在电力线网中由于电力设备种类繁多，环境复杂，其产生的噪声原因和持续时间各有不同，可将其分为背景噪声和脉冲噪声。背景噪声包括有色背景噪声，即由低强度的噪声叠加形成，功率谱密度低并且随着频率的增加而减小。还有就是常见的窄带噪声，由中短波进入介质而产生，功率谱密度高，频谱宽度窄，故名为窄带噪声，多产生于电力线的驻波等。脉冲噪声分为同步脉冲噪声和非同步脉冲噪声，其中非同步的脉冲噪声主要由开关的断开等造成，原因是电网切换暂态信号产生的持续时间较短，能量较集中，是电力线载波通信系统中主要的噪声来源，如日常的雷电活动便会产生此种脉冲噪声。同步脉冲噪声主要是电力网中的电力设备工作所产生的，在50 Hz的工作电压频率下产生的周期性的脉冲噪声。

脉冲噪声尤其是非同步的脉冲噪声对电力线载波通信信道传输特性的影响尤为严重，损害了传输信号的质量。同时电力网中的大量设备的打开和关闭，电力网中的负载的变化影响阻抗的波动，阻抗不匹配和网络拓扑机构导致电力线传输的多径效应明显，这些因素都会影响到电力线载波通信信道的传输特性。

3 结语

综上所述，电力线载波通信系统应用广泛的首要因素就是其所运用的传输载体，在电力系统极其发达的今天，电力网已是世界上现有的最大网络之一，通过现有的资源进行数据的传输大大节省了财力支出。伴随着调制解调技术的不断发展和半导体材料的不断集成规模化，电力线载波通信系统必将得到更大的发展和广阔的应用空间。

[1]高锋，董亚波.低压电力线载波通信中信号传输特性分析[J].电力系统自动化，2000（7）：36-40.

[2]张玉山.对低压电力线载波通信技术的探讨[J].赤峰学院学报（自然科学版），2012（4）：54-55.

Related factors affecting the channel characteristics of power line carrier communication

Zhang Youyun
（Risecomm Microelectronics（Shenzhen）Co., Ltd., Shenzhen 518057, China）

The power line carrier communication has been widely used in the power system now. The so-called power line carrier communication refers to the application of power line as the transmission medium to transmit voice and data information, to achieve the purpose of communication. With the low voltage carrier, spread spectrum technology applied to the power line carrier communication technology, carrier communication the product and professional technology has been greatly enriched and improved. This paper introduces the characteristics and development history of power line carrier communication technology, analysis the characteristics of power line carrier communication channel and the in fl uence factors of channel characteristics, so as to provide some valuable reference for the readers.

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张友运（1959— ），男，广东深圳，本科；研究方向：电力载波通信芯片及其应用，空调远程智能控制系统，智慧网关，供暖远程智能控制系统。