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中國(guó)電力系統(tǒng)也已組建國(guó)電通信中心，并向信息產(chǎn)業(yè)部正式申請(qǐng)了牌照。國(guó)家電力公司計(jì)劃在2015年建成全國(guó)統(tǒng)一的聯(lián)合電力網(wǎng)通信系統(tǒng)。
但是，低壓電力線(xiàn)是一種通信環(huán)境非常惡劣的信道，許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。低壓電力線(xiàn)傳送著220V/50Hz的電能，在低壓電力線(xiàn)上并接了許多不同阻抗的用電器。低壓電力線(xiàn)的這一固有特點(diǎn)，給低壓電力線(xiàn)通信帶來(lái)了很大的困難。因此，低壓電力線(xiàn)通信必須首先解決以下2個(gè)難題:
（1）電力網(wǎng)50Hz的工頻信號(hào)不能給載波通信系統(tǒng)帶來(lái)太大的干擾，同時(shí)，考慮到整個(gè)通信系統(tǒng)的安全，必須進(jìn)行強(qiáng)電隔離;（2）低壓電力線(xiàn)上并接的所有用電器的“統(tǒng)計(jì)載波阻抗"要高，以確保較高的載波信號(hào)加載效率。
上述問(wèn)題，正是低壓電力線(xiàn)通信的接口技術(shù)問(wèn)題，以下從這兩方面介紹其設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。
1接口電路的模型
根據(jù)低壓電力線(xiàn)通信接口技術(shù)的要求:①必須進(jìn)行強(qiáng)電隔離;②確保較高的載波信號(hào)加載效率。為此，就必須采用“電磁耦合"與“阻容耦合"相結(jié)合的“復(fù)合耦合技術(shù)"。接口電路模型如圖1所示。
圖1接口電路模型。
該電路的關(guān)鍵物理量是2個(gè)回路中的電流i1（t）和i2（t）。由基爾霍夫第二定律可得出該電路的數(shù)學(xué)模型:式中，設(shè)i′、i″分別為i的一、二階導(dǎo)數(shù)，則：
對(duì)于式（1），通過(guò)不同的處理將得到不同的數(shù)學(xué)模型。對(duì)圖1所示的雙RLC耦合回路進(jìn)行去耦處理，得到2個(gè)獨(dú)立的RLC串聯(lián)回路。對(duì)式（1）求導(dǎo)，則可得到二元二階方程組：
式（2）同時(shí)含有2個(gè)未知函數(shù)i1（t）和i2（t）的二階導(dǎo)數(shù)，不便直接求解。
若將RLC串聯(lián)回路表示成二元一階方程，則由2個(gè)RLC回路便可得到四元一階方程組：
該方程組含有4個(gè)未知數(shù):i1（t），i2（t），uc1（t），uc2（t），其定解條件直接由電路的初始儲(chǔ)能情況給出。當(dāng)無(wú)初始儲(chǔ)能時(shí)，為齊次初始條件，即：
設(shè)所有電路元件都是非時(shí)變性元件，則所對(duì)應(yīng)的常系數(shù)線(xiàn)性一階常微分方程組可轉(zhuǎn)化成線(xiàn)性代數(shù)方程組進(jìn)行求解。
通過(guò)對(duì)上述接口電路數(shù)學(xué)模型的分析、化簡(jiǎn)可知，基于“復(fù)合耦合技術(shù)"的接口電路模型，電路的主要參數(shù)是可以通過(guò)線(xiàn)性代數(shù)方程組進(jìn)行求解，接口電路的原理清晰，計(jì)算復(fù)雜度較小，符合低壓電力線(xiàn)載波通信要求，是簡(jiǎn)潔、可行的。
2ST7538電力線(xiàn)接口電路的設(shè)計(jì)
2.1ST7538調(diào)制解調(diào)芯片
ST7538載波芯片是一款為家庭和工業(yè)領(lǐng)域電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信而設(shè)計(jì)的半雙工、同步/異步FSK調(diào)制解調(diào)器芯片。ST7538內(nèi)部集成了發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的所有功能，通過(guò)串行通信，可以方便地與微處理器相連接，且只要通過(guò)耦合變壓器等少量外部器件，即可連接到電力網(wǎng)中。ST7538功能強(qiáng)大、集成度很高，采取了多種抗干擾技術(shù)，如果能夠很好地利用其多頻段性，就可以克服窄帶通信的缺點(diǎn)。ST7538作為很有代表性的窄帶通信芯片，在遠(yuǎn)程抄表、燈光控制、智能家電等領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。
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