低压电力载波通信恢复技术研究

金 钊，董永乐，张理放

(内蒙古电力(集团)有限责任公司电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010020)

随着电网信息化时代来临，我国电网覆盖面积越来越广阔，同时也带来了巨大的机遇和挑战。由于供电网络系统传输信道情况复杂，载波信号长距离传输时会造成信号损耗及波形失真等问题，对接收信号端造成较大影响[1-2]。此外，低压电力线并非通信数据传输专用线，因此其拓扑结构、物理特性及传输介质均会对通信信号造成强噪声干扰、信道衰减、信息传输高延时等问题[3-5]。为解决这些缺陷，本文以COSTAS环为基础来提升载波恢复精确度。

COSTAS环因其锁相环形结构可以很好地对波形进行提取处理，故具有较高的可靠性，且因体积小、易于调试、灵活性强等优点而广泛应用于载波恢复领域[6-7]，但同时COSTAS环形结构其自身结构同相正交不平衡性及零点漂移，使在进行波形处理时性能易受环境因素干扰导致鲁棒性差[8]。为解决此类问题，本文主要通过正反切鉴相法对算法进行改进，提高算法精度来准确进行载波恢复，并通过仿真验证算法可靠性。

1 COSTAS环理论基础

同相正交环法COSTAS环因结构简单、运算准确度高，被广泛应用于载波恢复领域[9]。其主要部件包含压控振荡器(VCO)、乘法器、鉴相器(PD)、环路滤波器(LP)、环路滤波器(LF)等。其原理如图1所示。

图1 COSTAS环原理框图

为简单了解载波恢复原理，本文从理论出发阐述COSTSAS环的工作进程。设输入调制信号为m(t)coswct，则：

V3=m(t)coswctcos(wct+θ)=1/2m(t)

[cosθ+cos(2wct+θ)]

(1)

V4=m(t)coswctsin(wct+θ)=1/2m(t)

[sinθ+sin(2wct+θ)]

(2)

式中：wc为输入信号角速度；t为时钟信号；……