如何使用FPGA实现电力线载波线路的调制

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上传日期: 2021-01-27

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标签:电力系统(792)plc(5730)fpga(12565)

介绍了一种电力线载波线路调制的现场可编程门阵列(FPGA)实现方案,并着重介绍了实现该方案的关键技术——积分梳状(CIC)滤波器、有限冲击响应(FIR)滤波器和自动增益控制(AGC)的FPGA实现。实践表明,该方案切实可行,具有较强的实用性。

电力线载波(PLC)通信是电力系统特有的一种通信方式,用于电力系统的调度通信、生产指挥、行政业务通信以及其他各种信息的传输。随着数字通信技术的发展,PLC通信具有更加广阔的应用前景。目前,正在研究采用电力线上网、进行多媒体通信等,PLC通信已经成为当今研究热点之一。

线路调制单元是电力线载波机中关键部件之一。为了提高频带的利用率,电力线载波机的线路调制一般采用单边带调制方式。传统的单边带调制采用模拟电路实现,这种实现方案存在电路复杂、体积大、性能一致性差等缺点。为克服上述不足,可以考虑采用数字化处理方法。

进行数字化处理时首先要对模拟信号采样。电力线路中影响其衰减特性的因素很多,因此,在PLC开通过程中选用一个合适的频谱非常必要,这就要求电力线载波机线路调制单元的载波频率可变。PLC波通信标准要求的信号频率为40kHz~500kHz,带宽为4kHz。由于载波频率可变,所以在系统设计中不宜采用带通采样实现数字化,只能采用低通采样。根据奈奎斯特定理,低通采样时采样频率不能小于信号带宽的2倍,即不小于1MHz。线路调制需要完成正交变换、滤波和频谱搬移等处理口],这些处理的运算量与采样率直接相关。高采样率导致高的运算量,现有低成本DSP芯片无法满足运算需求。现场可编程门阵列(FPGA)可用于实现DSP运算处理单元电路,达到实时完成数字信号处理的目的,为线路调制单元的数字化实现提供了一条性价比较高的途径。

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