如何设计可靠的电力线通信

作者：时间：2012-06-25来源：网络收藏

路访问(CSMA) (见图4)确保了一套电力线通信节点可以与其他厂商的共存。PLC设备以令人难以置信的速度增长，这是保证PLC设备部署面向未来的一个重要方式。

图4：多个PLC节点共享同一条电力线

CENELEC委员会的载波侦听多路访问(CSMA)方法确保了多个节电可以在同一条电力线共存并有效的共享访问。

接收机(Rx)灵敏度

根据电力线的特点、负载、和通过电力线的分段长度，信号在接收机接收之前会明显减弱。有较高接收灵敏度的接收机 (也就是说，它可以可靠地接收到非常低强度的信号)可以从线上收到较低强度的信号，从而可以增加有效的通讯距离。然而，高灵敏度并不总是好的。例如，一个高灵敏度的接收机，不仅能检测到小信号，它也能检测到通道中的小噪声。因此，重要的是，需要有一个机制可以有效的防止接收机把噪声混淆为实际信号。自适应增益控制(AGC)就是可以达到这个目的一种机制。就象之前讨论的，使用自适应增益控制，接收机可以在噪声平面动态调整灵敏度，这样它就可以更好的区分噪声和数据。

多个相位

大多数的建筑物有50Hz / 60 Hz变压器产生的多个相位。因为大多数PLC信号工作在较高的频率，所以有一种可能，就是信号会被变压器过滤掉，因而无法传输到相邻的相位。相邻相位很可能就在同一幢房子里。这就产生了一个潜在的问题，PLC信号不能到达房子或建筑物的所有相位。这是完全依赖于变压器的设计。解决这个问题的办法是，把PLC信号从一个相位耦合到到另一个。有两种大家都了解的技术可以做到这一点:

1)电容式相耦合:这种技术需要在变压器端连接一个电容穿过相位， PLC信号可以通过。在这里，变压器的物理访问是必需的，在许多情况下这种方法可能不可行或性价比高。

2):无线相耦合：在这种技术中，PLC数据从一个相位传输到另一个时使用了两种射频设备—每个相位连接一个。这两个设备可以连接到相位的任何插座，只要他们都在彼此的范围。实施这一技术不需要用到变压器的物理存取。

无线耦合不会打扰到变压器，因此在大多数情况下它比电容耦合更受欢迎。一些电力线通信设备出厂时就有无线耦合可供选择，而另一些设备没有无线耦合选项，需要设计者自己开发一种相位耦合方式。

系统成本

电力线通信中可靠性是一个关键的设计因素，同时，为了在市场上进行竞争，它也必须减少系统成本。当把电力线通信添加到系统时，一些设计者总是积极洽谈芯片的价格，而忽略增加电力线通信功能到他们系统的整体成本。需要保证的是，要更加全面地看待电力线通信给系统增加的成本。

电力线通信成本可以广泛地分为材料(BOM)成本和开发成本，见图5。BOM成本包括所有组成系统的IC和元件的成本，包括PLC和其他系统相关功能。另一方面，开发成本包括其他资源的成本，包括:

•网络协议的实施

•制板和PCB设计

•FCC认证，CENELEC ，UL标准。

图5:实施电力线通信解决方案涉及的费用

开发人员可以把尽可能多的这些费用项目通过整合，放到最少的器件中，从而降低系统成本。例如，同一颗IC既支持调制解调器又支持网络协议就会比使用分立IC的成本低(也就是说，一颗用于调制解调器，另一颗用于网络协议)。集成其他的系统功能（比如能源测量、LCD驱动、温度感应、负载控制）也会降低系统成本，同时也可降低整合与开发的复杂性(图6)。许多PLC控制器也可以提供FCC、CENELEC和UL标准认证了的参考设计，可以进一步加速开发进度。总的来说， PLC方案越完整，开发所用的时间和成本就会越少。