Non-Adaptive and Adaptive Coupling Circuits for Power Line Communication System

Esta tese de doutorado apresenta, inicialmente, uma revisao sobre acopladores para power line communication (PLC), utilizados para acoplar o sinal dos transceptores PLC a rede de energia eletrica. As questoes predominantes para o projeto de acopladores e, consequentemente, os diferentes tipos de acopladores sao discutidos. Uma classificacao dos acopladores PLC baseada nos tipos de acoplamentos (capacitivo, indutivo, resistivo e por antenas), niveis de tensao, largura de banda de frequencia, modos de propagacao e numeros de conexoes com a rede de energia eletrica e apresentada. Em seguida, o projeto de circuitos PLC de acoplamento capacitivo nao adaptativos, single input single output (SISO) de baixa tensao para aplicacoes banda larga e banda estreita sao discutidos. O acoplador PLC banda estreita e projetado para a banda de frequencia de 9 kHz-500 kHz, enquanto os acopladores banda larga sao projetados para a banda de frequencia de 1.7-50 MHz, 1.7-100 MHz e 1.7-500 MHz. Alem disso, discute-se as especificacoes e o projeto dos prototipos desses circuitos de acoplamento PLC medindo seus parâmetros de espalhamento. A seguir, e discutida a medida da impedância de acesso da rede de energia eletrica de baixa tensao na banda de frequencia 2- 500 MHz, visando apresentar previo conhecimento da impedância de acesso da rede de energia eletrica no Brasil com base em uma campanha de medicao realizada em varias instalacoes em tres cidades brasileiras diferentes. Alem disso, e proposto um procedimento para obter um modelo estatistico da impedância de acesso na referida faixa de frequencia. Com base em uma serie de medidas de impedâncias de acesso da rede de energia eletrica e criterios para a escolha de modelos estatisticos, esta tese sugere duas distribuicoes para modelar as componentes resistencia e reatância da impedância de acesso da rede de energia eletrica. Uma vez que, os parâmetros de tais modelos mudam com a frequencia e que a impedância de acesso e um processo aleatorio no dominio da frequencia, um modelo simples para gerar amostras em funcao desse processo aleatorio, que leva em consideracao as distribuicoes sugeridas, e detalhado. Por fim, e proposto um circuito de acoplamento adaptativo PLC, capacitivo, SISO de baixa tensao. Estes circuitos de acoplamento adaptativos usam tres diferentes filtros analogicos passa-baixa com diferentes impedâncias de entrada. A impedância de entrada de cada filtro analogico e projetado de acordo com os valores obtidos atraves da campanha de medicao, e a impedância de saida e projetada para 50 Ω. A escolha do filtro analogico que proporciona melhor casamento de impedância com a rede de energia eletrica e obtido por um microcontrolador, que atraves de um conversor analogico digital, monitora a tensao fornecida por um circuito que mede a potencia dos sinais injetados nos acopladores PLC pelos transceptores PLC. A monitoracao da potencia e realizada continuamente pelo conversor analogico digital do microcontrolador que escolhe qual o filtro analogico proporciona o melhor casamento de impedância com a rede de energia eletrica e comuta os filtros analogicos atraves de uma chave de analogica conectando os transceptores PLC a rede de energia eletrica atraves dos acopladores PLC. Alem disso, as medicoes dos valores do parâmetro de espalhamento S11 confirmam que a componente resistiva da impedância de acesso da rede de energia eletrica apresentou melhor casamento de impedância entre 50 Ω e 100 Ω. Por fim, os valores medidos do parâmetro de espalhamento S12 mostram que a atenuacao cresce com o aumento da frequencia devido ao comportamento indutivo da rede de energia eletrica.