【摘要】：電力線載波通信(PLC)技術(shù)是利用電力線作為介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信手段。電力線通信利用現(xiàn)有的輸電線路,不需要重新鋪設(shè)線路,具有成本低、方便快捷和易于組網(wǎng)的特點(diǎn)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,利用低壓電力線進(jìn)行高速電力線載波通信已成為國內(nèi)外研究和工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文針對應(yīng)用于高速PLC組網(wǎng)中的電力線載波機(jī)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本文首先介紹了電力線載波通信的基本原理,并對本設(shè)計(jì)采用的電力線調(diào)制解調(diào)模塊IT900和以太網(wǎng)接口模塊MiiNePort進(jìn)行了簡單介紹,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了載波機(jī)的硬件電路,母板上主要包括IT900和MiiNePort的接口電路,系統(tǒng)側(cè)接口電路、模擬輸出電路、模擬輸入電路和電源電路等。其中,系統(tǒng)側(cè)可以選擇以太網(wǎng)通信和串口通信兩種方式。為了提高傳輸距離,本文專門設(shè)計(jì)了片外模擬輸出電路,其中采用RC濾波器濾除芯片輸出的高次諧波分量,前置放大器采用放大倍數(shù)高的共射放大電路,功率放大器采用效率較高的甲乙類OTL電路。輸入濾波器采用RC濾波器,可根據(jù)需要選擇工作在FCC和AC頻段。除此之外,設(shè)計(jì)的載波機(jī)電源電路主要采用低壓差穩(wěn)壓電源獲取有穩(wěn)定輸出電流的電壓值。本文設(shè)計(jì)以太接口載波機(jī)完成了PCB的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試。最后,結(jié)合嵌入式軟件在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了組網(wǎng)測試。主要完成了軟件定義的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、電力線設(shè)置,并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約中定義的應(yīng)用功能如:總召喚、遙控、遙調(diào)等的選擇、設(shè)置、執(zhí)行與控制,同時(shí)進(jìn)行了收發(fā)報(bào)文數(shù)、丟包數(shù)以及時(shí)延的統(tǒng)計(jì)分析。測試結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的硬件電路能實(shí)現(xiàn)主站對主站、主站對從站的配置與管理,完成完整的通信過程。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN913.6
【圖文】：

圖 2-5 IT900 芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖芯片IT900能夠提供很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，其數(shù)據(jù)傳輸有兩種模式：DCSK模式和DCSKTurbo 模式。在 DCSK 模式下，如果采用標(biāo)準(zhǔn)模式(SM)傳輸，傳輸速率可達(dá) 7.5Kbps，魯棒(RM)模式下速率可達(dá) 5.0Kbps，超魯棒(ERM)模式下速率可達(dá) 1.25Kbps。DCSK Turbo 模式下，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 500Kbps[33]。本節(jié)后續(xù)將對芯片物理層 PHY 和模擬前端 AFE 進(jìn)行簡要介紹。IT900 芯片為 LQFP(Low-profile Quad Flat Package)封裝，有 100 個(gè)管腳，表 2-1 給出了IT900 芯片部分管腳的說明。表 2-1 IT900 芯片部分管腳功能說明編號 引腳名稱 I/O 引腳描述14,60,62VCC1,VCC2,VSSI數(shù)字電源輸入端，為 VCC1，VCC2 端提供 2.7V~3.6V，當(dāng) VCC1=VCC2 時(shí)為 VSS 提供 0V97,94AVCC,AVSSI模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC 的供電電壓輸入端，一般將 AVCC連接 VCC1，AVSS 連接 VSS29~31,41~43,I模擬前端 AFE 的供電電壓輸入端，一般將 VCCA 連接

圖 2-8 IT900 典型應(yīng)用電路原理圖2.4 遠(yuǎn)動(dòng)通信規(guī)約概述PLC 技術(shù)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一是遠(yuǎn)動(dòng)通信系統(tǒng)，遠(yuǎn)動(dòng)通信是指應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)對在遠(yuǎn)方工作的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測與控制，遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約規(guī)定了遠(yuǎn)動(dòng)通信過程中，收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳送格式。IEC60870-5-104 規(guī)約全名為“采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的 IEC60870-5-101 網(wǎng)絡(luò)訪問”，換句話說 104 規(guī)約是 101 規(guī)約的網(wǎng)絡(luò)版本，是在 101 規(guī)約的基礎(chǔ)上加入了專用 Internet 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)[35]。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)利用 104 規(guī)約通過英特網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，改變了傳統(tǒng)的電網(wǎng)調(diào)度中僅僅利用串口進(jìn)行通訊的現(xiàn)狀。2.4.1 協(xié)議結(jié)構(gòu)104 規(guī)約將 101 規(guī)約的應(yīng)用層與傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol, TCP/IP)提供的傳輸功能相結(jié)合[36]，如圖 2-9 中應(yīng)用層用于處理面

東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 模擬輸出通道設(shè)計(jì)900 內(nèi)集成了模擬前端電路，包括 DAC，LPF 和放大器(Line Driver，LD)，可以看出，從芯片 PHY 傳送來的數(shù)字信號經(jīng) DAC 轉(zhuǎn)換為模擬波形，再通過 大，最后通過 VOUTP 和 VOUTN 端送入電力線。其中 DAC 是一個(gè) 10 位數(shù)轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 16MS/s，信噪比很高在 70dB 之上。LD 是一個(gè) AB 類放大器，峰值為 1A。然而這個(gè)內(nèi)置功率放大器的放大倍數(shù)小，使得芯片輸出的模擬信動(dòng)能力弱，同時(shí)還包含有很多高次諧波分量。

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本文編號：2781248