摘要：電力線通信是一個正在發展的嶄新學科，但由于電力線傳輸的無屏蔽性，給電力線通信帶來嚴重的電磁干擾與電磁兼容問題。在深入分析了電力線通信系統產生電磁干擾的主要原因的基礎上，對EMI濾波電路進行了設計研究，并通過實驗驗證了該濾波網絡對于抑制電力線載波通信EMI的可行性。
關鍵詞：電力線載波通信；電磁兼容；共模干擾；EMI濾波

電力線通信技術目前發展非常迅速，現在已經進入初步應用階段。PLC系統充分利用電力系統的廣泛線路資源，通過OFDM等技術可以在同一電力線不同帶寬的信道上傳輸數據。但是由于電力線傳輸的無屏蔽性，電網的穩定性比傳統的通信網差得多，使得電力線通信線路的電磁環境極為復雜，這就給電力線通信系統提出了更高的電磁兼容要求，電磁兼容技術也成了實現電力線通信所需的關鍵技術之一。本文在深入分析了電力線通信系統產生電磁干擾的主要原因的基礎上，對EMI濾波電路進行了設計研究，并通過實驗驗證了該濾波網絡對于抑制電力線載波通信EMI的可行性。

l 電力線載波通信電磁兼容問題分析
1．1 電磁兼容分析模型
一個電子系統如果能與其他電子系統相兼容的工作，也就是不產生干擾又能忍受外界的干擾則稱為該電子系統與區環境電磁兼容。對于一般的電磁兼容問題的基本分析模型如圖1所示。

對于PLC系統來說，干擾源要整體考慮。不僅包括PLC設備，而且要考慮當信號加到電力線上時，由于電力線是一種非屏蔽的線路，有可能作為發射天線對無線通信和廣播產生不利影響。此外還要考慮多種PLC設備間的相互影響。PLC的耦合途徑是非常復雜的，是不同的途徑相互作用的結果。總體上分為兩種，一種是空間的輻射，對應的被干擾設備是無線通信和廣播信號；另一種是沿電力線的傳導騷擾，主要造成對電能質量的影響。因此PLC系統的電磁兼容問題涉及多個PLC系統的共存，以及與無線網絡的共存等。
1．2 PLC系統電磁干擾產生機理
由于電力線的特性和結構是按照輸送電能的損失最小并保證安全可靠地傳輸低頻(50 Hz)電流來設計的，不具備電信網的對稱性、均勻性，因而基本上不具備通信網所必須具備的通信線路電氣特性。而PLC系統所產生的電磁干擾問題正是由于電力線的這種對地不對稱性產生的。
電力線產生干擾的機理有兩種(如圖2)，一種是電力線中的信號電流Id(差模電流)回路產生的差模干擾，另一種是電力線上的共模電流Ic產生的共模干擾。差模電流大小相等方向相反，因此一般近似認為由其產生的電磁場相互抵消。而共模電流的方向是一致的，其產生的電磁場相互疊加，所以電力線的干擾主要來自共模干擾。
1．3 改善PLC系統電磁兼容性的主要措施
(1)充分利用或改善PLC系統電力線的對稱性
PLC系統的輻射強度取決于PLC網絡或其電纜的對稱性。高度對稱線路的特征是異模電流與共模電流的比值很大，故輻射非常小。可以選擇對稱性好的導線，例如4芯電纜，但此法不適用于室內網絡，而且成本較高。
(2)減小PLC系統中高頻信號的功率譜密度
減小PLC信號的功率譜密度(PSD)能降低輻射電平，但不影響總的發送功率。因此，PLC系統適宜采用寬帶調制技術，但其擴頻效率受電力線低通特性的限制。
(3)合理選擇調制技術
OFDM是一種高效的調制技術，其基本原理是將發送的數據流分散到許多個子載波上，使各子載波的信號速率大為降低，從而提高抗多徑和抗衰落能力。
(4)合理設計EMI濾波網絡
將濾波器安裝在緊鄰變壓器和緊鄰家庭用戶的連接點上，或者直接在電力線調制解調器內部引入濾波器。這樣既可以保持PLC信號的異模傳播，又可以阻止PLC信號進入輻射效率高的導線或其他附接設備。本文將主要對EMI濾波網絡進行研究設計。