基于路灯线路的宽带电力线信道特性测试与建模研究

发布时间：2020-10-30 01:35

　　 利用路灯线路实现宽带电力线通信,可有效解决公网通信接入问题。研究路灯线路信道特性及建模技术,对于在物理层采取有效措施,充分挖掘路灯通信系统容量、优化系统性能,进而在路灯线路上实现高速宽带通信,具有重要意义。论文主要工作如下:首先研究了路灯线路不同状态下的输入阻抗特性、传输衰减特性、噪声特性等。分别分析了在频域上的频率选择性特性,时域上的时变特性和随工频信号变化的周期特性。然后利用现有高速电力线通信设备进行了通信性能测试,分析了路灯线路实际通信承载能力。为了排除耦合器对测试的影响,研究了电力线通信耦合器的传输特性和输入阻抗特性。最后针对路灯线路研究了两种电力线建模方法。依据路灯线路的构造特点,建立了基于传输线理论的路灯信道模型。该模型根据研究场景生成相应信道,并分析了路灯线路长度、分支数量、分支长度、分支位置对信道传输特性的影响。基于实测数据,建立了相应的多径信道模型。利用经过简化的多径模型对测试数据进行拟合,结果表明该模型对路灯信道具有较好的描述能力。提出了一种基于最小二乘法的分段拟合方法,提高了拟合的精度和程序运算的效率。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU113.666;TN913.6
【部分图文】：

由于电力线信道存在信号衰减、阻抗不匹配和噪声等复杂的干扰，针对电力线载波通信技术和通信协议以及阻抗匹配设备研究的需要，对路灯线路各项通信指标进行研究。本章针对研究需要的各项性能指标进行测试和分析。路灯线路特性主要有输入阻抗特性、传输衰减特性、信道噪声。测试设备有信号发生器、频谱分析仪、示波器、耦合器、电力猫、网络分析仪等，主要分析测试软件有 Matlab、ANYSY Q3D、1Stopt 等。3.1 测试对象被测路灯线路如图 3-1，是华北电力大学校一校区园内路灯线路。路灯的电力传输线使用地埋电缆 XLJT6305G。路灯使用的是普通白炽灯。在带电和不带电两种状态下测试，测试是在夏季进行，上午 6:00 至 17:30路灯线路处于不带电状态，17:30 至第二天上午 6:00 处于带电状态。不带电条件下测试，采用直连的方式进行各种测试，带电条件下使用隔离 50Hz 强电的电力线载波通信耦合器配合测试。被测线路结构如图 3-1，红色标注为测试点路灯位置，白色标注为路灯位置。

华北电力大学硕士学位论文3.2 耦合器性能测试耦合器是电力线传输关键的一个设备，它的作用是将 50Hz 工频信号与高频通信信号隔离，防止 220V 电压和高电压脉冲进入后端低压通信电路。在有效隔离对通信电路有危险的高电压的前提下，能够通过指定带宽的高频通信信号，并且通信信号的衰减尽可能小，传输特性尽可能好。但是对于高频信号，耦合器由于自身的结构，会对高频信号出现不同程度的衰减，传输特性难以做到透明传输[33]。本文测试频段为 2-100MHz，因此对耦合器的要求也相对较高。

华北电力大学硕士学位论文接一条信号测试线，如图 3-10。为了消除外接信号线对于对于外接的信号线进行校准。将外接测试线接入，选定测，选取测试点数，开路校准，短路校准，标准 50Ω 电阻校用标准 75Ω 电阻进行验证，验证成功，校准完成。由于路，输入阻抗测试需要在带电和不带电状态下分别进行测试接如图 3-10 左，不带电测试电路连接如图 3-10 右。
【参考文献】

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本文编号：2861775