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※作品类别:毕业设计 >> 单机片毕业设计 >> 电力线载波调制解调器设计

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摘要：电力线网络的特点是它覆盖的范围非常广，各种建筑物内都有接入。与常见的 Internet不同，电力线通信（Power-line communication）由于通信线路的特点，是一种近距离的通信方式，它适合“最后一英里”（last mile）的通信接入。而调制解调技术决定了电力线通信的传输速率、传输距离和抗干扰能力，它是电力线通信实现的关键。
本次设计主要涉及电力线载波调制解调器的相关内容，本文通过对电力线信道的初步分析，提出了适合电力线通信的具体实现方案。文章详细介绍了基于FSK调制方式的电力线载波调制解调器的硬件设计，设计内容包括电力线耦合接口的设计、调制解调器的设计和控制器的相关设计等。
通过分析和调试，设计实现了电力线调制解调器（Modem）的相关功能，各项技术指标也达到最初设计任务要求。

关键词：电力线通信；FSK；调制；解调；Modem

The Design of Power Line Carrier Modulator and Demodulator
Abstract: The greatest advantage of the power-line network is that it covers a very wide range. Various buildings have power lines access. Different from the common Internet,because of its communication character, the PLC (Power-line communication)is a short-distance correspondence, it suits to the “last mile” communications access. The technology of modulation and demodulation have an effect on the PLC’s transmission speeds, transmission distance and anti-jamming capabilities, The technique is the key to realize Power-line communication.
The design mainly concerns on the content of power line carrier modulator and demodulator, the paper through primarily analyzing the power line channel, puts forward the specific implement proposal which suits to the power-line communication. The article introduces the hardware design of power line carrier modulator and demodulator in detail which is based on FSK modulator mode, the design content including the design of power-line coupling interface ,modem and the controller.
Through analyzing and debugging, the design realizes the related function of power-line Modem, Various technical indicators have reached the initial design tasks .

Keywords: Power-line communication（PLC），Frequency Shift Keying (FSK)，Modulation，Demodulation, Modem

目 录
第1章 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.1.1 电力线通信概述 1
1.1.2 电力线通信在国内外的应用研究现状 1
1.1.3 电力线通信前景展望 2
1.2 论文内容及主要工作 3
1.3 论文结构安排 4
第2章 电力线信道分析及调制解调器方案设计 5
2.1 电力线信道噪声分析 5
2.2 电力线信道衰减分析 6
2.3 系统方案的论证设计 7
2.3.1 电力线信道结果分析 7
2.3.2 调制方式的选择 8
2.3.3实现调制的方案选择 9
第3章 电力线调制解调电路设计 13
3.1 FSK介绍 13
3.2 FSK调制电力线通信系统性能分析 15
3.2.1 电力线通信系统模型 15
3.2.2 FSK调制电力线通信系统性能分析 19
3.3 调制解调器电路设计 21
3.3.1 调制解调器核心器件AM7910介绍 21
3.3.2 Modem的工作机理 22
3.3.3 由AM7910为主体组成1200 bit／s的Modem 23
3.4 耦合电路设计 24
3.5 调制解调器的串口电路设计 25
3.5.1 使用串口通信的原因 25
3.5.2 RS-232的电器特性 26
3.5.3 调制解调器的串行接口电路的设计实现 27
3.6 电源模块电路设计 27
3.7 晶体振荡器电路设计 28
3.8 控制电路设计 29
第4章 调试报告 31
4.1 调试步骤 31
4.2 PCB设计缺陷 32
4.3 测试结果 33
4.3.1 测试晶体波形 33
4.3.2 AM7910的各点电位测试结果 35
4.3.3 功能测试结果 35
4.4 调试中出现的异常现象及分析 36
4.5 调试结论和设计优化 37
总 结 39
致 谢 40
参考文献 41
附录1 Modem设计原理图 42
附录2 Modem设计PCB图 43
附录3 Modem设计实物图 44

第1章 绪 论
1.1 课题背景
1.1.1 电力线通信概述
PLC (Power-line Communications)就是以电力线作为通信媒介的一种通信方式。电力线本身并不是一种理想的通信介质，但随着电力线载波通信技术的不断进步，特别是调制技术及微电子技术的发展，使得PLC的实用化成为可能。最早的PLC 实用技术是一种称之为“脉冲控制”的通信系统，该系统提供速率极低的单向通信，主要用于路灯及负荷控制。20世纪50年代以来，人们开始研究电力线（主要为高压）频率范围为5kHz～500kHz的特性，并在此基础上开发了电力系统调度通信及广泛使用的电力线载波机。20世纪90年代以来国外开始研究电力线（主要为低压及中压）频率范围为2MHz～80MHz的高频特性，并在此基础上开发了实用的高速PLC产品及系统。当前已有多种高速PLC产品及系统在家庭联网、高速Internet接入、智能家居等方面得到了广泛应用。
1.1.2 电力线通信在国内外的应用研究现状
上个世纪，北美的电力公司就开始应用低频率、低速率、异步传输的PLC技术，来实现电力线载波远程控制（如路灯控制、发电机控制等）和语音传输等功能。在近15年中，PLC技术的应用仍集中在电力线自动抄表(AMR)、用电负荷控制和供电管理、设备保护与监控等领域。只是在近几年，随着使用高频率(3～30MHz)、高速率同步传输的PLC技术的研发，以及随着Internet对“最后一英里”的高速宽带接入的日益增长需求，PLC技术才摆脱了仅仅作为电力系统的一类控制工具的局限，而走向无限广阔的Internet宽带通信的市场，成为很有竞争力的、潜力较大的宽带接入方式之一。目前，美国的PLC技术公司基本上是在两大发展方向上研发电力线通信的解决方案，即户内组网方案和户外接入方案。户内组网方案是低压(LV.PLC)解决方案，即在住宅或商业楼宇内，通过户内低压电力线路和电源插座作为传输介质和节点，组建内部局域网(LAN)。该方案解决宽带通信的“最后100米”问题。户外接入方案是一个从中压(MV.PLC)到低压(LV.PLC)的解决方案，即以传统的通信方式(如光纤)接到变电站，从变电站到下属的各个低压变压器，通过中压输电线建立宽带传输骨干网络，再连通变压器以下的低压线作为传输支线，最终接入户内计算机。该方案解决宽带通信的“最后一英里”(1ast mile)问题。
目前，国外PLC研究的重点主要是以下几个方面：
（1）信道传输特性
（2）信道噪声特性
（3）信道电磁兼容特性
（4）信道调制编码及处理
目前高速PLC主要用于家庭、小型办公室联网及高速接入。PLC在家庭、办公室联网应用中，通过多个高速PLC-Modem组成内部网络，并可通过PLC-Modem共享外部ADSL、无线局域网等宽带Internet接入。在国外，已有数百万电力线高速通信产品用于室内、办公室联网，电力线高速接入在多个国家已达数百个试验网络，主要应用于欧洲和美国等。
1.1.3 电力线通信前景展望

点击数：267  录入时间：2008/6/20 【打印此页】 【返回】