[发明专利]一种电力线载波通信系统及其带通匹配耦合器

说明书

本发明公开了一种电力线载波通信系统及其带通匹配耦合器，所述系统包括发送端、接收端和电力线端；所述发送端和或接收端与电力线端之间连接有带通匹配耦合器；所述带通匹配耦合器包括：耦合电路：用于耦合和带通滤波；阻抗匹配电路：用于实现发送端和或接收端与电力线端之间的阻抗匹配，以实现最大信号功率传输。耦合电路是一个带通滤波器，当与阻抗匹配电路结合使用时，它被升级为一个经济紧凑的耦合器。本发明提供的带通匹配耦合器可用于取代直流电力线通信中的耦合变压器，以确保在直流电力线通信过程中具有更加精确的阻抗匹配。本发明的带通匹配耦合器尺寸小，造价低，适合大面积推广使用，为直流电力线通信中阻抗匹配的设计提供了重要思路。

技术领域

本发明涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种电力线载波通信系统及其带通匹配耦合器。

背景技术

电力线载波通信(PLC)以现有的电力线作为通信媒介，是数据传输最经济的解决方案之一。过去几十年，在交流电力线载波通信(AC-PLC)领域已经取得了显着的成就，如智能抄表、智能电网以及智能家居等。近年来，由于直流应用(如光伏检测、可穿戴设备、车载电力线载波通信)需求的显著增加，直流电力线载波通信(DC-PLC)技术的研究引起了世界范围内的广泛关注。

DC-PLC与AC-PLC一样，通常需要PLC耦合器将通信信号耦合到电力线信道或从电力线信道中解耦出通信信号。一方面，该PLC耦合器应尽可能地允许通信信号通过，同时防止主电压损坏通信设备或调制解调器。另一方面，该PLC耦合器应确保调制解调器与电力线信道之间的阻抗匹配，以实现最大信号功率传输。

尽管DC-PLC面临着电力线信道阻抗随频率和长度发生变化以及发送器/接收器(调制解调器)侧与电力线信道之间的阻抗不匹配等问题，但迄今为止，在DC-PLC研究领域，具有阻抗匹配功能的耦合器研究较少。

在AC-PLC研究领域中，通常需要耦合变压器进行耦合、带通滤波和阻抗匹配。然而，耦合变压器设计涉及参数的太多，且耦合变压器的匝数比有限，因此耦合变压器并不能实现准确的阻抗匹配功能。另外，耦合变压器的成本和尺寸也使其不能成为最经济和紧凑的PLC耦合器的理想解决方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种电力线载波通信系统及其带通匹配耦合器，解决现有技术中电力线载波通信存在阻抗匹配不准确、耦合设备成本高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种直流电力线载波通信系统，包括发送端、接收端和电力线端；

所述发送端和或接收端与电力线端之间连接有带通匹配耦合器；

所述带通匹配耦合器包括：

耦合电路：用于耦合和带通滤波；

阻抗匹配电路：用于实现发送端和或接收端与电力线端之间的阻抗匹配，以实现最大信号功率传输。

进一步的，所述阻抗匹配电路包括：第一电容器C₁、第二电容器C₂和第三电容器C₃；

当带通匹配耦合器设置于发送端时，所述第一电容器C1并联于电力线端输入侧的两端，所述第三电容器C3并联于所述耦合电路输入侧的两端，所述第二电容器C2串联于第一电容器C1和第三电容器C3之间；

当带通匹配耦合器设置于接收端时，所述第一电容器C1并联于电力线端输出侧的两端，所述第三电容器C3并联于所述耦合电路输入侧的两端，所述第二电容器C2串联于第一电容器C1和第三电容器C3之间。

进一步的，所述耦合电路包括：第四电容器C₄、第四电感器L₄、第五电容器C₅、第五电感器L₅、第六电容器C₆和第六电感器L₆；