电磁兼容性及频段分析

各种家用型、专业型或者工业型电气与电子设备，工作时都会向邻近区域发射无线电磁波。

这些无线电磁设备的频率可能干扰网络中PLC设备的正常工作，且妨碍子频段内的数据通信。与PLC网络上的其他设备相比，某些设备产生的干扰影响更加严重。例如，欧洲实行的CE标志对商用电气与电子设备的无线电磁波辐射进行了强行限制。

第7章（见表7.5）列出了对PLC网络存在干扰影响的设备。我们将在本章对干扰进行更加深入的讨论。

与此相反，PLC设备发射的电磁波也可能干扰电力线周边电信设备的正常工作。国际电工委员会（IEC）的国际无线电干扰特别委员会（CISPR）规定了PLC设备无线电波辐射的限制。

目前的PLC技术，例如HomePlug AV，为了符合这些辐射限制规定，采用了频谱开槽技术。

图8.6表明，传输通道可以视作带有子载波的N个子频段，所有子频段都可以同时工作，且每一个子频段均传输部分物理层数据。

图8.6 PLC多通道OFDM调制

PLC设备的传输功率

商用PLC设备的信号发射功率，经实测通常为20dBm（测量使用频段为1～30MHz）。该功率可以使用变量P或者G表示

P=10^G/10

也就是

G=10lgP

式中，G相当于增益^[5]，单位为dBm或dBi；P表示功率，单位为mW。

表8.3给出了增益与功率之间的关系。

表8.3 增益与功率的对应关系

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图8.7 HomePlug 1.0（上）和HomePlug AV（下）之间的功率谱密度差

对于电力网络中的PLC设备来说，其功率极限值为100mW（也就是频段为1～30MHz时，20dBm）。传输通道的性能取决于信号范围。

为了符合CISPR根据电磁兼容性（EMC）的规定，必须限制PLC设备的发射功率。

测量传输功率时，使用准峰值，而不使用平均值。在该频率范围之内，准峰值对应功率谱密度（PSD），即总发射功率在频段1～30MHz的所有子频段上均匀分布。

HomePlug 1.0技术包含有84个宽为195.31kHz的子频段，而HomePlug AV则包含了918个宽度更窄（即24.414kHz）的子频段。因此，HomePlug AV的PSD波较小，对于物理层协议数据单元的数据传输功率来说，有可能增大2.2dB。

图8.7描述了HomePlug1.0和AV之间的功率谱密度差。功率谱密度的描述单位为dBm/Hz。表8.4简要列出了这两种版本中各种不同成分的HomePlug物理帧的平均传输功率。

为了符合电磁（EM）辐射限制，HomePlug 1.0和AV的规范规定PLC设备的功率谱密度必须小于或等于-50dBm/Hz。

表8.4 各个子频率内的传输功率

图8.8为频段1～30MHz之内的HomePlug AV的功率谱密度曲线。从中可以清楚地看出，相对于其他频率，某些频率辐射功能较低（为-80dB，对应着50Hz左右）。可以认为，电力网络和电力线附近的设备对于功率谱密度为-80dB左右的那些频率不敏感。

图8.8 频段1～30MHz之内的HomePlug AV的极限PSD模板

表8.5简要列出了1.71～28MHz的范围内的各个HomePlug AV子频段、各子频段的功率谱密度（单位为dBm/Hz），以及（其他技术已经占用了某个子频率时）是否启用子频段等信息（这些子频段的编号为0～1535）。表中最后一列为相应子频段所对应的无线电技术。

表8.5 各个HomePlug AV子频段内的PSD和相应的规定