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低压电力线载波通信仿真软件与模拟实验系统的开发

赵岩岩  
【摘要】: 低压电力线载波通信由于其线路分布广泛且无需专门铺设,在居室自动化等领域具有广阔的应用前景。然而,低压电力线信道的通信环境十分恶劣,其阻抗特性、衰减特性和噪声特性会随着时间和地点的差异发生剧烈变化,给通信产品的开发实验和检验评价带来了诸多困难。为此本文提出并建立了一套电力线载波通信的仿真软件和模拟测试的实验平台,为载波通信的研发提供了一组有力的设计工具和统一的测试环境。 本文采用软硬件相结合的思想,构建总体设计方案和处理关键技术,通过对电力线载波通信的传输特性、阻抗特性和噪声特性的分析讨论,建立了较为合理的动态模型和噪声模型。针对低压电力线载波通信所用高阶系统(32阶)的复杂结构,提出分环节同时计算的计算机仿真形式,不但简化了系统的等效离散化过程,而且可以直接插入非线性环节的仿真工作。由于在改进算法的过程中引入了多步法的概念,解决了反馈延迟引起相移的难题,并明显地提高了仿真速度,从而使开发的软件实用化。仿真软件主要用于考察底层通信信号在电力线载波通信下的波形畸变和由此引起的上层通信数据传输的可靠性。与此同时,本文提出并建立了以阻容器件为基本单元的模拟电力线载波通信实验设备,用计算机控制的方式可以灵活改变信道的拓扑结构和噪声特性,并结合可程控通用仪器,通过组建自动测试系统的方式建立了低压电力线模拟实验系统,从而为电力线载波通信产品提供了一个有效的测试环境。两个系统相辅相承,且具有十分相似的操作界面。前者更为灵活地展示了系统的功能;后者则以更为有效和实际的方式体现了系统的价值。 通过对电力线载波通信仿真软件的仿真曲线和模拟测试平台的大量实测结果分析,表明整个系统均能获得满意的工作特性,并在此基础条件下检验各种具体设备的通信传输质量,为相关产品的开发提供了颇有价值的设计依据。


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