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電力線通信技術的電磁兼容問題和測量方法

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-21     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:110
核心提示:

  電力線通信技術即PLC技術,是英文Power LineCommunication的簡稱,現在代表著一種新興的技術——“電力線上網”,它是利用電力線載波通信技術和電力線的入戶功能來實現多媒體數據的網絡化傳輸。這種方式從傳輸媒質上來講,與電話線上網并沒有區別,都是利用金屬導線作為傳輸媒質,不同的只是兩者所采用的傳輸頻率不同(PLC一般為1.7~30 MHz)。理論上電力線作為通信線路的通信速度,根據不同的頻率可達每秒3兆比特或10兆比特,與光纖大致相同。用戶只需要添加一個特制的調制解調器就可以與網絡連接。 

  PLC技術做為長距離調度的通信手段,早已有之。它以電力線路為傳輸通道,具有通道可靠性高、投資少見效快、與電網建設同步等得天獨厚的優點。 

  2 PLC技術的輻射干擾問題 

  電力線相當于天線,它一方面將產生的電磁波向外輻射,另一方面吸收來自外界的電磁波。PLC使用2~30 MHz的頻帶傳輸數據時,可能會對該頻段的短波無線電廣播、業余愛好者無線電臺以及其它電信設備的正常工作產生影響。在電力線調制解調器工作時,電力線通信設備和電力線會產生泄漏電波,這些泄漏電波將變成無線通信中的噪音,有可能會對無線通信造成干擾,但是電力線輻射電磁波的能力遠遠沒有電力線通信設備輻射電磁波的能力大,且無線通訊應用的頻帶比較窄,所以影響的程度不大。泄漏的電磁波對于有線通信來說,經過調制接收到的是類似于白噪聲的干擾,會使設備間通信的誤碼率提高,信噪比升高,影響通信質量。在10 m的距離上、用9 kHz的帶寬測量其電磁輻射,頻率在10 MHz以下時達到66 dBμV/m,在100~200 m范圍內,它會干擾無線電通信和電子設備。但是,當頻率到達10 MHz以上時,電磁波隨距離增加衰減加劇,通過電力線傳輸寬帶信號造成的輻射影響迅速下降。電力線通信設備此時會對其周圍電子設備的工作造成嚴重影響。 

  為了避免這種干擾,各國制定了相應的一些標準和規范。英國的MPT 1570、德國的NB30是專門針對高速PLC通信制定的法規,加上美國的通用電磁兼容標準FCC Part 15,實際上高速PLC現有三個電磁兼容標準。三個標準中,FCC Part 15最為寬松,NB 30次之,MPT 1570最嚴格。這些標準或規范規定的限值要求見圖1。 

  主管信息通信產業的日本總務省,已開發利用電力線作為通信網絡線路的技術,以促進社會信息化的發展總務省據此制定一項法令,從2002年起準許使用電力線作通信網絡的線路,同時還準備在年內開發可供家用電腦等使用的萬能插口等裝置。日本60家有關企業設立了聯合機構“電力線載波通信設備開發部”,研究用輸電線做通信線路的技術。將來只要把電腦的電源插頭插入插座,即可接入互聯網。目前,在日本互聯網主要是通過電信線路連接電腦。新設立的聯合研究機構將研究使電力線發揮通信線路作用的技術。 

  德國聯邦議院議會上院新近通過一項議案,批準使用能使互聯網信息通過電力線和墻上電源插座傳輸的技術。聯邦議會投票通過的這項議案為今后在廣播波段范圍內通過電力線上網鋪平了道路。議案還同意,在2010年電視信號、2015年標準無線電的傳輸分別完全實現數字化的時候,它們的波段也將接入互聯網業務。 

  德國聯邦參議院和聯邦通信與郵政管理局頒布了“電網在線”條例,在為PLC提供法律保障的同時也對輻射問題規定了具體指標。 

  據了解,德國多特蒙德大學的研究表明,在64臺計算機同時使用五類雙絞線上網時,產生的電磁輻射都已經超過了NB 30標準的限值,見圖2所示。由此可見,該標準限值的設定不是十分科學。 

  通過和美國的FCC part 15比較,德國規定的缺點是明顯的。例如,在2 MHz左右,美國限值比德國的建議限值高30 dB,這就意味著傳送功率高1 000倍或者可能的數據傳輸速率大約高10倍。與美國相比,目前德國的限值已經成為PLC系統發展的嚴重障礙。一些國際組織如PLC論壇正在致力于推翻該標準。 

  英國的情況更糟,因為其建議的限值更低,一般比德國的NB 30低20 dB左右,這大體上相當于將可能的傳輸速率降低到60%左右。在這種環境下,不能指望電力公司對PLC技術進行投資。此外,從技術方面考慮,這樣低的限值也有很大的問題,通常有線電視、計算機網絡、甚至電話線的電磁輻射都會超過這些限值。 

  3 PLC的傳導騷擾測量方法

  在CISPR 22中,電源端口和電信端口都要求測量。 

  但是PLC調制解調器僅僅采用了一個端口就完成了供電和通信的功能。因此,我們可以把這種端口定義為多用途端口。測量方法基于以下考慮: 

  (1)用戶使用的供電電源是非平衡的騷擾源,因此采用V型網絡(A M N)來衡量干擾程度是合理的。 
  (2)對于電信設備而言,引起輻射的共模對稱信號遠遠小于差模信號。采用T-ISN來測量差模信號,并根據適當的網絡性能的非平衡(LCL)典型值來增加差模到共模的轉換。&

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