由于電力線網(wǎng)絡(luò)無處不在,電力線載波通信被認(rèn)為是智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)中最有發(fā)展前景的技術(shù)之一,具有十分巨大的市場價(jià)值。但電力線并非理想的信息傳輸介質(zhì),其信道特性非常復(fù)雜,表現(xiàn)為信道衰減嚴(yán)重、噪聲干擾強(qiáng)烈、負(fù)載復(fù)雜多變。電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展必須建立在對電力線信道特性充分了解的基礎(chǔ)之上,而目前國內(nèi)外缺乏對電力線信道負(fù)載阻抗特性的研究。此外,電力線載波通信產(chǎn)品的研發(fā)必須進(jìn)行各種測試,但大量的現(xiàn)場測試會(huì)耗費(fèi)巨大的人力和物力。本文以此為出發(fā)點(diǎn),對用電電器負(fù)載的阻抗特性進(jìn)行測量和分析,并研究用電電器負(fù)載阻抗對低壓電力線載波通信信道特性的影響。此外,為給電力線載波通信產(chǎn)品提供更加便捷有效的測試環(huán)境,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種低壓寬帶電力線信道仿真器,該信道仿真器能夠?qū)尤氩煌秒婋娖髫?fù)載的電力線信道場景進(jìn)行模擬。首先,本文對電力線載波通信技術(shù)進(jìn)行了簡要的介紹并對低壓電力線信道的特性進(jìn)行了分析,然后對目前國內(nèi)外主流的電力線信道建模方法進(jìn)行了總結(jié)。其次,本文提出了一種基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的時(shí)頻二維阻抗測量方法,并通過該方法對各類用電電器的阻抗特性進(jìn)行了測量和分析,結(jié)果顯示不同的用電電器由于其電路結(jié)構(gòu)和工作原理不同導(dǎo)致其呈現(xiàn)出不同的阻抗特性。再次,本文通過自下而上的電力線信道建模方法分析了用電電器負(fù)載對低壓電力線載波通信信道特性的影響,結(jié)果表明用電電器負(fù)載是影響低壓電力線載波通信信道特性的關(guān)鍵因素之一。最后,本文基于System Generator平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種低壓寬帶電力線信道仿真器并通過FPGA進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),該信道仿真器不僅能夠?qū)尤肓瞬煌秒婋娖髫?fù)載的低壓寬帶電力線信道場景進(jìn)行模擬,還能夠滿足雙向通信需求。該電力線信道仿真器的實(shí)現(xiàn)能夠?yàn)殡娏�載波通信產(chǎn)品的測試提供便捷有效的硬件平臺(tái)支撐。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM73;TN913.6
【部分圖文】：

通信接口機(jī)光纖專網(wǎng)GPRS/CDMA無線公網(wǎng)230MHz無線專網(wǎng)中壓電力線載波專網(wǎng)道通信接口機(jī)通信接口機(jī)通信接口機(jī)集中器645規(guī)約集中器645規(guī)約專變終端645規(guī)約寬帶載波寬帶載波RS-485...... ...RS-485載波預(yù)付費(fèi)電能表（376.1協(xié)議） 載波預(yù)付費(fèi)電能表（376.1協(xié)議） 計(jì)量裝置居民及低壓一般工商業(yè)用戶 專變用戶戶端

抗共同決定[42-43]。在不同的環(huán)境下，電力線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和線纜材質(zhì)不盡相同，接入電網(wǎng)的負(fù)載也種類繁多，這導(dǎo)致了低壓電力線網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗千變?nèi)f化，使得信號(hào)發(fā)送端的輸出阻抗難以與電力線網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗保持匹配，從而影響電力線信號(hào)的耦合效率，對電力線載波通信造成影響。即便在相同的環(huán)境下，接入電網(wǎng)的負(fù)載類型、數(shù)量以及負(fù)載的工作狀態(tài)也不盡相同，這也會(huì)導(dǎo)致電力線網(wǎng)絡(luò)的輸入阻抗發(fā)生變化，影響電力線信道的傳輸特性。其中各類用電電器負(fù)載的隨機(jī)接入切出和工作狀態(tài)的變化是造成特定場景下的電力線網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗發(fā)生變化的主要原因。文獻(xiàn)[34]指出不同類型的用電電器具有不同的阻抗特性，其中加熱類電器主要呈現(xiàn)為純阻性負(fù)載，開關(guān)電源類用電電器主要呈現(xiàn)為容性負(fù)載，電機(jī)類用電電器主要呈現(xiàn)為感性負(fù)載。圖 2.2 給出了部分用電電器在 2MHz-30MHz 的阻抗測量結(jié)果圖，為了排除外界環(huán)境對測量結(jié)果的干擾，所有測量均在屏蔽暗室內(nèi)進(jìn)行。

圖 2. 4 負(fù)載阻抗與輸入阻抗之間的關(guān)系2.2 自上而下的電力線信道模型最早采用的自上而下的電力線信道模型是1999年P(guān)hilipps H在文獻(xiàn)[17]中提出的多徑傳輸模型。由于高頻電力線載波信號(hào)會(huì)在阻抗不匹配的電力線節(jié)點(diǎn)處發(fā)生折射和反射等現(xiàn)象，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)送端發(fā)送的電力線載波信號(hào)會(huì)經(jīng)過多條路徑到達(dá)信號(hào)接收端，而電力線載波信號(hào)經(jīng)過不同的路徑到達(dá)信號(hào)接收端時(shí)，其衰減和時(shí)延各不相同，信號(hào)接收端接收到的信號(hào)是經(jīng)過各條路徑之后到達(dá)信號(hào)接收端的信號(hào)的疊加。電力線載波信號(hào)經(jīng)過的每條路徑可以通過時(shí)延 和復(fù)因子 進(jìn)行表示，所以電力線多徑傳輸模型的時(shí)域表達(dá)式可以通過如下公式進(jìn)行描述：1( ) ( )iiNjiih t e t ρ δ τ== ∑ (2.12)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2859533