基于PL3200的CDMA扩频电力线载波通信系统设计

4.2 PC接口电路

　　本文主机A、B都采用PC。PL3200带有1个RS-485串行口，而PC一般只有2个RS-232串行口。为了实现普通PC与PL3200的连接，本文设计了一个接口电路，如图3所示。图中，MAX232是+5V电源的收发器，与计算机串口连接，实现RS-232接口信号和TTL，信号的电平转换。MAX485用来实现TTL与RS-485的电平转换。也可以采用工业控制计算机作为主机。工业控制计算机本身带有RS-485接口，可直接与PL3200连接，但工业控制计算机的价格要比普通PC高得多。

4.3 电力线载波接口电路

　　实现优质高效电力线载波通信的关键，除了所选用的载波调制解调器外，还有相应的电力线载波接口电路。本文电力线载波接口电路将PL3200的载波调制解调与电力线耦合，实现载波信号在电力线上的传输。电力线接口电路包括发送部分、载波耦合部分和接收部分，如图4所示。

　　(1)发送部分

　　发送部分对PL3200输出的载波调制信号进行功率放大，滤除掺杂在信号中的噪声和伪信号，从而将处理后的信号以较高的效率传输到低压电力线上。图4中，T1、T2构成NPN型复合管，T3、T4构成PNP型复合管，从而组成互补对称功率放大电路。其中，T2、T4采用同一型号的大功率管，以实现二者的特性曲线对称。PL3200产生的载波信号由P1.7输出，经功率放大电路放大后，含有谐波。系统主要的传输干扰频率是发送信号的二次谐波和三次谐波(PL3200的载波中心频率为120kHz，二次谐波和三次谐波分别为240k。Hz和360kHz)，为了减少对电网的谐波污染，需进行滤波整形。电容器C4和电感器L2组成的带通滤波电路对发送的载波信号进行整形滤波。

　　(2)载波耦合部分

　　当PL3200处于发送状态时，载波耦合部分将PL3200产生的扩频调制信号耦合到低压电力线上：当PL3200处于接收状态时，载波耦合部分将低压电力线上的载波信号耦合过来，由SICIN脚送入PL3200。载波耦合部分由变压器T、电容器C5和电感器L3组成。变压器T选用1：1的隔离变压器。电容器C5将变压器与电力线隔离．过滤电力线上的50Hz的信号，这样就会阻止低频信号进入电路而使某些高频信号通过。万一电容器C5因短路而失去过滤50Hz信号的能力，接口电路就会被损坏。故C5要选用具有短路保护功能的X2型电容器。电容器C5和电感器L3还组成带通滤波器，对载波信号进一步滤波。

　　(3)接收部分

　　接收电路滤除来自电网中的噪声，这些噪声会降低PL3200的解调功能。对于接收电路，选用无源滤波器要优于有源滤波器，这是因为有源滤波器会产生一个与接收信号相当的白噪声。本系统选用无源带通滤波器(由C3、L1和R7组成)，采用并联谐振回路形式。并联回路的中心频率由电容器C3和电感器L1的值决定，设计为120kHz。

　　为了避免低压电力线上的尖峰信号对接口电路的破坏，可用双向稳压管保护。当接收信号电压值等于或大于稳压管的稳压值时，稳压管将接收信号的电位箝制在稳压值，从而保证接口电路不会被烧坏。一般，火线与零线问的干扰为差模干扰；火线与地线。零线与地线间的干扰为共模干扰。采用一个双向稳压管只对差模尖峰信号起作用而对共模尖峰信号不起作用；当出现共模尖峰信号时就会对电路造成损坏。本系统采用3个二极管D3、D4和D5连成星形结构，如图4所示。对于差模尖峰信号，D3和D4构成一个双向稳压管；对于共模尖峰信号，这种星形结构相当于2个双向稳压管（D3和D5，D4和D5)。

5 载波通信系统的软件设计

本系统的载波通信为总线方式通信，载波单元的常态必须设置为接收态，对不同的载波模块可分配不同的通信地址。模块接收到校验正确的命令后，只有地址相同的模块才允许按规约进行应答。载波通信速率相对于主频低很多，为了提高CPU效率，数据的接收和发送均设计为中断方式处理，每次进入中断，完成对数据接收或发送的操作。系统主程序流程如图5所示。

6 结束语

　　笔者设计的CDMA扩频电力线载波通信系统，由于选用PL3200充当通信电路，因而具有很好的抗干扰性能。在对接口电路的设计中，根据实际线路的情况，选择合适的电容器和电感等元件，选用性能更佳的功率放大电路。便可达到低成本、远距离、高质量的通信效果。