一种多输入多输出电力线通信耦合装置

本发明涉及电力线载波通信技术，属于多输入多输出电力线通信，是一种多输入多输出电力线通信耦合装置。

背景技术：

1、电力线载波通信技术是电网系统独有的一项信息通信技术。该技术基于已经架设好的电力线，将高频载波信号通过耦合装置耦合到电力线上，或从电力线上提取载波信号。

2、电力线载波通信技术具有实用性高，不需要线路投资、易维护等优良特性。然而其也存在很多问题，如通信线路分叉多、噪声干扰强，线路的阻抗难以计算与匹配等，这些问题的存在让低压配电网的理想载波通信存在困难，因此一种良好的耦合装置对电力线载波信号的传输和配电网的稳定运行至关重要。

3、当前的耦合装置大多为单输入单输出(single-input single-output，siso)的电容耦合式或电感耦合式，大部分只能耦合低频窄带信号。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种多输入多输出电力线通信耦合装置，能够解决现有技术的不足，实现多信道宽带通信，以改善通信质量，提高通信速率。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

3、一种多输入多输出电力线通信耦合装置，包括信号耦合模块1和信号耦合模块2，信号耦合模块1包括前级电路和第一后级电路，信号耦合模块2包括前级电路和第二后级电路；第一后级电路包括第1信号连接端口、第2信号连接端口和第3信号连接端口，第1信号连接端口、第2信号连接端口与第3信号连接端口组成三个信号连接通道；第二后级电路包括第4信号连接端口、第5信号连接端口、第6信号连接端口和第7信号连接端口，第4信号连接端口、第5信号连接端口、第6信号连接端口和第7信号连接端口组成四个信号连接通道。

4、作为优选，所述前级电路包括接线端子a、接线端子b和接线端子c，接线端子a、接线端子b和接线端子c分别与电力线的三条不同导体连接，接线端子a与接线端子b、接线端子b与接线端子c、接线端子a与接线端子c组成三组信号连接端口，实现多发多收；阻容耦合单元u1的高压侧连接接线端子a，阻容耦合单元u2的高压侧连接接线端子b，阻容耦合单元u3的高压侧连接接线端子c，阻容耦合单元u1的低压侧与共模电路2号引脚相连，阻容耦合单元u2的低压侧与共模电路3号引脚相连，阻容耦合单元u3的低压侧与共模电路4号引脚相连。

5、作为优选，所述阻容耦合单元由耦合电容与卸荷电阻并联组成，卸荷电阻为耦合电容放电提供回路。

6、作为优选，所述阻容耦合单元的低压侧通过滤波与保护单元接地，滤波与保护单元由电感、电阻、tvs静电保护二极管组成并联支路；其中，电感与耦合电容构成lc高通滤波电路，滤除带外干扰，电阻提供电感感应电流泄放通道，消除对下级电路影响，tvs静电保护二极管钳制线路电压，抑制瞬态干扰。

7、作为优选，所述接线端子a与接线端子b间跨接有串联保护元件，保护元件为气体放电管与压敏电阻，用于防止线路过压冲击。保护元件根据接线端子a、接线端子b和接线端子c实际连接情况，在相线和中线、相线和地线之间灵活配置。

8、作为优选，所述第一后级电路还包括耦合变压器t1、耦合变压器t2和耦合变压器t3，共模电路7号引脚与耦合变压器t1的1号引脚相连，共模电路6号引脚与耦合变压器t1的2号引脚相连；共模电路6号引脚与耦合变压器t2的1号引脚相连，共模电路5号引脚与耦合变压器t2的2号引脚相连；共模电路5号引脚与耦合变压器t3的1号引脚相连，共模电路7号引脚与耦合变压器t3的2号引脚相连，耦合变压器t1、耦合变压器t2、耦合变压器t3的3号引脚分别与第1信号连接端口、第2信号连接端口、第3信号连接端口信号引脚相连，耦合变压器t1、耦合变压器t2、耦合变压器t3的4号引脚分别与第1信号连接端口、第2信号连接端口、第3信号连接端口的固定引脚相连。耦合变压器t1、耦合变压器t2、耦合变压器t3的4号引脚与地线相连。

9、作为优选，所述第4信号连接端口信号引脚与共模电路7号引脚相连，第4信号连接端口固定引脚与共模电路6号引脚相连；第5信号连接端口信号引脚与共模电路6号引脚相连，第5信号连接端口固定引脚与共模电路5号引脚相连；第6信号连接端口信号引脚与共模电路5号引脚相连，第6信号连接端口固定引脚与共模电路7号引脚相连；共模电路5号引脚、6号引脚、7号引脚分别通过滤波电容接地。

10、作为优选，所述第二后级电路还包括由耦合变压器t4与第7信号连接端口组成的信号连接电路，耦合变压器t4的1号引脚连接共模电路1号引脚，耦合变压器t4的2号引脚连接共模电路8号引脚，耦合变压器t4的3号引脚连接第7信号连接端口信号引脚，耦合变压器t4的4号引脚与第7信号连接端口固定引脚共同接地，第7信号连接端口用于检测由于传输介质的非对称性而产生的共模信号。

11、采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明适用于具有三条及以上导线的电力线，可以高效的进行宽频带信号耦合，充分利用电力线信道空间，增加了空间复用性，降低了信号衰减。本发明的信号耦合模块1包含三个信号连接端口，信号耦合模块2包含四个连接端口。发送和接收最多有十二种组合方式，通过这种方式进行信号收发可以降低错误概率。共有的前级电路电感与耦合电容构成lc高通滤波电路，滤除电力线50hz工频信号及带外干扰。信号耦合模块2的后级电路有一接地电容，在信号收/发过程中滤除低频干扰。

技术特征：

1.一种多输入多输出电力线通信耦合装置，包括信号耦合模块1和信号耦合模块2，其特征在于：所述信号耦合模块1包括前级电路和第一后级电路，信号耦合模块2包括前级电路和第二后级电路；第一后级电路包括第1信号连接端口、第2信号连接端口和第3信号连接端口，第1信号连接端口、第2信号连接端口与第3信号连接端口组成三个信号连接通道；第二后级电路包括第4信号连接端口、第5信号连接端口、第6信号连接端口和第7信号连接端口，第4信号连接端口、第5信号连接端口、第6信号连接端口和第7信号连接端口组成四个信号连接通道。

2.根据权利要求1所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：所述前级电路包括接线端子a、接线端子b和接线端子c，接线端子a、接线端子b和接线端子c分别与电力线的三条不同导体连接，接线端子a与接线端子b、接线端子b与接线端子c、接线端子a与接线端子c组成三组信号连接端口，实现多发多收；阻容耦合单元u1的高压侧连接接线端子a，阻容耦合单元u2的高压侧连接接线端子b，阻容耦合单元u3的高压侧连接接线端子c，阻容耦合单元u1的低压侧与共模电路2号引脚相连，阻容耦合单元u2的低压侧与共模电路3号引脚相连，阻容耦合单元u3的低压侧与共模电路4号引脚相连。

3.根据权利要求2所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：所述阻容耦合单元由耦合电容与卸荷电阻并联组成，卸荷电阻为耦合电容放电提供回路。

4.根据权利要求3所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：所述阻容耦合单元的低压侧通过滤波与保护单元接地，滤波与保护单元由电感、电阻、tvs静电保护二极管组成并联支路；其中，电感与耦合电容构成lc高通滤波电路，滤除带外干扰，电阻提供电感感应电流泄放通道，消除对下级电路影响，tvs静电保护二极管钳制线路电压，抑制瞬态干扰。

5.根据权利要求4所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：所述接线端子a与接线端子b间跨接有串联保护元件，保护元件为气体放电管与压敏电阻，用于防止线路过压冲击。保护元件根据接线端子a、接线端子b和接线端子c实际连接情况，在相线和中线、相线和地线之间灵活配置。

6.根据权利要求1所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：所述第一后级电路还包括耦合变压器t1、耦合变压器t2和耦合变压器t3，共模电路7号引脚与耦合变压器t1的1号引脚相连，共模电路6号引脚与耦合变压器t1的2号引脚相连；共模电路6号引脚与耦合变压器t2的1号引脚相连，共模电路5号引脚与耦合变压器t2的2号引脚相连；共模电路5号引脚与耦合变压器t3的1号引脚相连，共模电路7号引脚与耦合变压器t3的2号引脚相连，耦合变压器t1、耦合变压器t2、耦合变压器t3的3号引脚分别与第1信号连接端口、第2信号连接端口、第3信号连接端口信号引脚相连，耦合变压器t1、耦合变压器t2、耦合变压器t3的4号引脚分别与第1信号连接端口、第2信号连接端口、第3信号连接端口的固定引脚相连，耦合变压器t1、耦合变压器t2、耦合变压器t3的4号引脚与地线相连。

7.根据权利要求1所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：所述第4信号连接端口信号引脚与共模电路7号引脚相连，第4信号连接端口固定引脚与共模电路6号引脚相连；第5信号连接端口信号引脚与共模电路6号引脚相连，第5信号连接端口固定引脚与共模电路5号引脚相连；第6信号连接端口信号引脚与共模电路5号引脚相连，第6信号连接端口固定引脚与共模电路7号引脚相连；共模电路5号引脚、6号引脚、7号引脚分别通过滤波电容接地。

8.根据权利要求7所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：所述第二后级电路还包括由耦合变压器t4与第7信号连接端口组成的信号连接电路，耦合变压器t4的1号引脚连接共模电路1号引脚，耦合变压器t4的2号引脚连接共模电路8号引脚，耦合变压器t4的3号引脚连接第7信号连接端口信号引脚，耦合变压器t4的4号引脚与第7信号连接端口固定引脚共同接地，第7信号连接端口用于检测由于传输介质的非对称性而产生的共模信号。

9.根据权利要求1所述的多输入多输出电力线通信耦合装置，其特征在于：耦合装置可由信号耦合模块1和信号耦合模块2搭配使用，此时可达到最佳耦合效果；也可以由两个相同的信号耦合模块1组成耦合装置或由两个相同的信号耦合模块2组成耦合装置实现信号耦合。

技术总结
本发明公开了一种多输入多输出电力线通信耦合装置，包括信号耦合模块1和信号耦合模块2，所述信号耦合模块1包括前级电路和第一后级电路，信号耦合模块2包括前级电路和第二后级电路；第一后级电路包括第1信号连接端口、第2信号连接端口和第3信号连接端口，第1信号连接端口、第2信号连接端口与第3信号连接端口组成三个信号连接通道；第二后级电路包括第4信号连接端口、第5信号连接端口、第6信号连接端口和第7信号连接端口，第4信号连接端口、第5信号连接端口、第6信号连接端口和第7信号连接端口组成四个信号连接通道。本发明能够改进现有技术的不足，实现多输入多输出电力线宽带通信，以改善电力线通信质量，提高通信速率。

技术研发人员：曹旺斌,陈哮锋,梁晓林,谢志远,赵雄文
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13