[发明专利]功率放大器阻抗匹配电路及阻抗匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力线载波通信领域的功率放大器，特别涉及一种基于电力线载波通信的功率放大器阻抗匹配电路及阻抗匹配方法。

背景技术

电力线载波通信技术是一种利用电力线作为通信媒介来传输数据信息的通信方式，其以载波的方式实现数据、语音、视频等的传输通信。现在该技术广泛应用于通信、电力、工业控制等行业领域，这种通信技术是当今通信行业中一种先进的技术。

电力线载波通信技术一般包括：借助35kV及以上电压等级的高压传输线作为通信媒介的高压电力线载波通信；借助10kV电压等级的中压传输线作为通信媒介的中压电力线载波通信；以及借助380V或者220V的低压传输线作为通信媒介的低压电力线载波通信。

传统的电力线载波通信主要利用高压传输线作为高频信号的传输通道，仅仅局限于传输远程控制信号等，应用范围窄，传输速率较低。目前，随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，电力载波通信正在转向采用低压配电网进行载波通信，使得低压电力线载波通信的技术开发及应用出现了方兴未艾的局面。

电力载波通信系统利用电力线作为通信介质，通过对信号调制解调耦合，来实现利用电力线传输数据的目的。一般，现有的电力线载波通信系统通常分为信号耦合、滤波器、功率放大器、信号调制解调、信号处理等几个部分（如图1所示）。由于电力线在铺设之初是为了传输电能，而并非通信，因此电力线的信道模型非常复杂多变，其负载特性会随着载波信号频率、时间以及周围环境的变化而剧烈变化。例如，对于符合欧洲标准EN-50065标准的载波信号，其频率在9KHz~145KHz之间，而对于该频率范围的载波信号，电力线的负载通常会在0.5欧姆到50欧姆之间变化。

正是由于电力线的负载变化大，且不具规律性，这就给电力线载波通信带来了一系列的困难，比如功率放大器的阻抗匹配难度增加。实际的功率放大器的输出阻抗都是有限的，根据实现的方式不同，功率放大器的输出阻抗通常都在几欧姆到几十欧姆之间。当负载阻抗远远大于功率放大器的输出阻抗时，负载不会对功率放大器构成加载效应。一旦负载阻抗接近或者小于功率放大器的输出阻抗，则负载阻抗将对功率放大器构成强烈的加载效应，功率放大器的放大倍数将会出现严重的非线性失真。

因此，如何在现有条件下实现电力线载波通信系统中功率放大器的驱动能力和电力线负载的阻抗匹配，也已成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电力线载波通信的功率放大器阻抗匹配电路及阻抗匹配方法，用于解决现有功率放大器的输出与电力线负载的阻抗适配致使功率放大器出现失真等问题。

本发明一方面提供一种基于电力线载波通信的功率放大器阻抗匹配电路，在所述电力线载波通信中包括位于发送端的信号调制器、发送端滤波器、功率放大器、第一耦合变压器和位于接收端的第二耦合变压器、接收端滤波器、信号解调器、信号处理器；所述功率放大器阻抗匹配电路包括：切换开关，设置在所述功率放大器和所述第一耦合变压器之间；所述第一耦合变压器的原绕组具有对应不同线圈匝数的多个抽头；阻抗检测单元，用于检测电力线的负载阻抗；开关控制单元，与所述阻抗检测单元连接，用于根据所述检测单元检测到的电力线的负载阻抗与预设的所述功率放大器的理想的负载阻抗，控制所述切换开关对所述第一耦合变压器的原绕组中的抽头进行切换以调节所述第一耦合变压器的线圈匝数比，实现电力线的负载阻抗与所述功率放大器的阻抗互相匹配。

可选地，所述切换开关为空气开关或继电器。

可选地，所述开关控制单元根据所述检测单元检测到的电力线的负载阻抗与预设的所述功率放大器的理想的负载阻抗，控制所述切换开关对所述第一耦合变压器的原绕组中的抽头进行切换以调节所述第一耦合变压器的线圈匝数比，包括：根据所述检测单元检测到的电力线的负载阻抗与预设的所述功率放大器的理想的负载阻抗，计算出进行阻抗变换所需要的所述第一耦合变压器的线圈匝数比；根据计算结果，控制所述切换开关对所述第一耦合变压器的原绕组中的抽头进行切换以调节所述第一耦合变压器的线圈匝数比。

可选地，所需要的所述第一耦合变压器的线圈匝数比的平方值为预设的所述功率放大器的理想的负载阻抗除以阻抗检测单元303检测到的电力线的负载阻抗的比值。

可选地，在开关控制单元对所述第一耦合变压器的原绕组中的抽头进行切换时，先控制所述切换开关与所要切换的下一个抽头连接后再与原先的上一个抽头断开。

可选地，所述开关控制单元为微处理器、单片机、数字信号处理器或中央处理器。