Разработка и исследование программно-аппаратных средств для передачи цифровых сигналов по электрическим распределительным сетям

• Автор: Кочуров, Олег Михайлович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Вопросы использования линий электропередач для высокочастотной связи
1.1 Высокочастотная связь по линиям электропередачи
1.2 Моделирование распределительных сетей, как среды распространения высокочастотных сигналов
1.3 Помехи в линиях электропередачи
1.4 Нормативные документы по вопросам электромагнитной совместимости
1.5 Существующие электромодемы для передачи сигналов по
электрическим распределительным сетям
Выводы
Глава 2. Исследование условий распространения высокочастотного сигнала по электрическим распределительным сетям
2.1 Постановка задачи
2.2 Волновые свойства проводов и кабелей: Первичные параметры...'
2.3 Анализ электрических распределительных сетей, как длинных линий
2.4 Разработка схем замещения элементов электрической сети
2.5 Исследование характеристик электромагнитных помех и их источников
2.6 Разработка методик экспериментального исследования элементов
электрических распределительных сетей
Выводы
Глава 3. Сравнительный анализ эффективности применения сигналов цифровой связи для передачи данных по электрическим распределительным сетям,
3.1 Постановка задачи
3.2 Основные определения и обозначения
3.3 Сигналы цифровой связи и их характеристики
3.4 Спектральные характеристики сигналов цифровой связи
3.5 Методы расширения спектра
3.6 Оптимальные приемники сигналов цифровой связи

3.7 Анализ работы оптимальных демодуляторов в условиях случайных и импульсных помех
3.8 Вероятности ошибок в присутствии нормального белого шума
3.9 Разработка обоснований выбора вида манипуляции
3.10 Анализ работы оптимальных приемников сигнала с многопозиционной частотной манипуляцией в условиях импульсных помех

Выводы
Глава 4. Разработка эффективной программной и схемотехнической реализации электромодема
4.1 Постановка задачи
4.2 Цифровая реализация обнаружения и демодуляции
4.3 Анализ влияния шума квантования на условия приема сигнала
4.4 Разработка алгоритма символьной синхронизации на основе
запаздывающего и опережающего стробирования
4:5 Разработка адаптивного алгоритма выбора символьной скорости
4.6 Квантование на основе обобщенной теоремы Котельникова
4.7 Оптимизация длительности символа для эффективного подавления импульсных помех
4.8 Обобщенная структура приемника с цифровым демодулятором и разработка рекомендаций к ее элементам
4.9 Разработка методических указаний по расчету параметров сигнала
4.10 Использование разработанных методик для реализации канала
управления индукционным регулятором'
Выводы
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А: Нормальный закон распределения и функции ошибок... 178 Приложение Б. Расчет вероятностей ошибок в присутствии
импульсных помех
Приложение В. Организация вычислений функции распределения Релея-
Райса средствами МА TLAB
Приложение Г. Пути схемотехнической реализации устройства
присоединения
Приложение Д. Акт внедрения

Введение
В последние десятилетия в связи с развитием автоматических систем управления и информационно-измерительных систем, построенных с использованием микропроцессорной техники, повсеместно возрастает потребность в средствах телекоммуникаций как в глобальном, так и в локальном масштабах. Системы управления и мониторинга в промышленности, на транспорте, в медицине, энергетике становятся все более интеллектуальными и распределенными. Одновременно значительное распространение получают средства бытовой автоматики, системы охранной и иной сигнализации, которые также нуждаются в развитой инфраструктуре средств связи. При этом важную роль играет экономический фактор: средства информационного обмена должны быть дешевыми и повсеместно доступными [1].
Ориентация на конкретный класс приложений выдвигает различные требования к скорости и дальности передачи данных. Одной из актуальных задач является организация передачи данных на короткие расстояния — в пределах здания’ или нескольких зданий, расположенных на сравнительно небольшой территории.
Традиционным решением в данном случае являются проводные каналы связи. В бытовых, коммерческих и промышленных системах передачи информации нашли широкое распространение проводные каналы связи, на базе которых реализованы интерфейсы Ethernet, RS-232, RS-485, USB и многие другие. Такие каналы характеризуются высокой скоростью передачи данных (до десятков Мбит/с) и дальностью передачи (до нескольких километров).
В настоящее время промышленностью выпускается широкий круг радиопередающих приборов, действующих на расстоянии от одного до нескольких сотен метров и даже десятков километров, отличающихся скоростью передачи данных, мощностью передатчика, рабочим диапазоном частот, конструктивным исполнением. Появление приемопередающих устройств, выполненных в виде одной интегральной или гибридной микросхемы, не требующих настройки, и предполагающих подключение минимального количества внешних элементов, позволяет максимально упростить конструирование радиомодемов. Подобные устройства выпускаются фирмами Infineon Technologies AG, Gran-Jansen AS, Xemics, RF Monolithics Inc., Microchip, Maxim, Telecontrolli и ДР [2].

достигать 5-20 кГц и выше. Форма тока, потребляемого от источника питания, несинусоидальная, и высшие гармоники могут иметь значительную амплитуду в диапазоне до нескольких сотен килогерц.
Во-вторых, переключение ключевых элементов сопряжено с быстрым изменением токов в цепях преобразователя и, следовательно, появлении перенапряжений, имеющих вид затухающего колебательного процесса. Такой выброс может иметь практически равномерный спектр в полосе частот до нескольких мегагерц.
Помехи, вызванные первой причиной, то есть несинусоидальностью тока характеризуются быстрым затуханием гармоник с ростом их порядкового номера. Поэтому являются «опасными» лишь при сравнительно высокой частоте коммутации силовых ключей. Помехи, вызванные, второй причиной (коммутационными перенапряжениями) имеют широкий спектр, поэтому должны приниматься во внимание даже при частоте коммутации вентилей равной 50 Гц (как, например, в тиристорных фазоуправляемых выпрямителях).
1.3.5 Обработка результатов измерений помех
Изменения уровней помех могут иметь порядок, сравнимый с их средним значением. Спектральные характеристики помех, возникающих в сетях, будут отличаться нестабильностью во времени. Поэтому для описания спектральных характеристик следует применять приемы математической статистики. Каждая из составляющих спектра должна рассматриваться в виде случайной величины и описываться соответствующими числовыми характеристиками и функциями распределения.
В литературе [17] указано, что строгое описание этих спектральных свойств представляет собой весьма трудоемкую задачу. В этой связи рекомендуется следующая процедура упрощения обработки экспериментальных данных.
При решении вопросов, связанных с размещением рабочих частот каналов передачи информации, подверженных действию гармонических помех, с успехом могут быть использованы спектральные распределения максимальных уровней гармонических помех. Рекомендуется следующий порядок построения таких обобщенных спектральных распределений.