谐波和驻波的关系？

泡在奶味里1年前 (2023-12-20)阅读数 6#综合百科

驻波是一种特殊的干涉现象。两列振幅相同、相向传播的相干波的叠加称为驻波

在复杂的周期性振荡中,包含基波和谐波。和该振荡最长周期相等的正弦波分量称为基波。相应于这个周期的频率称为基本频率。频率等于基本频率的整倍数的正弦波分量称为谐波。

在研究甚窄带电力线载波通信技术的过程中，我们也对载波通信所使用的电力线载波信道有了些研究和认识，特别是后期专门对一些典型的现场的数据进行测量。这些工作是评价新的载波通信技术的基础，但值得注意的是，由于电力线载波信道的复杂性，我们在短时间的研究测试工作也只能得到一个粗略的结论，其主要作用在于印证我们所使用的一些别人在这方面的测试和研究结果，所以这里所提到的有关电力线载波信道的特点主要是对我们接触电力线信道过程中感性认识的一些总结，其中的数据部分仅有参考意义。有些结论是参考别人的研究成果，与我们的实际工作经验印证后的结果。

低压电力网的特性要从对信号的衰减和信道本身的干扰信号两方面来考虑，虽然衰减和干扰本身最终都影响信噪比。但电力线上的衰减具有时变位置相关和随机猝发等特点，危害更大。

一、干扰的分类和特点

电力线的干扰主要由用电负载向电网注入，复杂多样，但总的来说可分为以下几种：

1、谐波干扰 Harmonic Noise

所有的非线性负载都会产生不同参数的，不同强度分量的谐波干扰。谐波干扰信号是电力线最主要的干扰信号，特别是在低频段（100Hz—10KHz）。在较高频段则谐波不是主要干扰类型。

谐波干扰信号有强的相关性，它的频谱是以50Hz为间隔的，实际中由低至高迅速下降，我们曾记录了大量的这种低频段的频谱，《电力线载波信道的噪声测试》中实验结论的数据具有代表性的，实际上5Hz—10KHz电平干扰信号平时也是基本上是谐波信号电平的反映。

要注意三点①谐波干扰信号由所有用电器产生的谐波随机叠加而成，有一定带宽，三次谐波是150Hz附近的一个窄带信号而不是150Hz的单音。②有些工作在工频电压的半周，而另半周不工作的设备，会产生次谐波即频谱以25Hz为间隔。③某些变频设备会向电网发送非50Hz整数信的谐波。

2、脉冲噪声 Impulse Noise

脉冲噪声应该说是电力线载波通信中最大的障碍，脉冲噪声具有瞬间、高能、覆盖频率范围宽的特点。对载波信号的影响巨大，它的特点使得普通的信号处理方法不能有效去除它的影响。

3、等幅振荡波干扰 Continuous Wave Jamming

使用电力线载波进行监控，语音对讲等的设备，会在电力线上注入连续干扰。开关电源类用电器的工作频率及其谐波泄漏比前者产生更大、更多类型的等幅振荡波干扰，值得注意的是这类干扰主要集中在20KHz—300KHz之间。

4、宽带白噪声干扰 Wide band noise

由于整个电网是联系的整体，同时也是一个巨大的接收天线，远近、强弱、相位不同的谐波，脉冲噪声等幅干扰的随机叠加，使得任何时间，任何位置，电力线上除了能明确归属上述三种干扰之外，还总是存在一个相当大电平的背景噪声。虽然这种噪声也是从低频到高频电平逐渐减小，但在一定带宽内它具有白噪声特性。

电力线上时刻存在的这些干扰是共同起作用的，但是在不同的频谱，不同的现场环境又具有不同的特点。简单来说，频率越低，谐波越占有更多比重，频率越高，脉冲噪声和CW型噪声占有更多比重。在频率高到300KHz以上时，基本上是白噪声特性了。

二、电力线载波信号衰减特性

电力线上的衰减信号有如下特点：

1、与频率相关：高频衰减远大于低频衰减，但又不能建立相关模型。

2、与时间相关：有两层含义，一方面，某些负载在50Hz的一周内有变换的衰减特性，另一方面，负载在较长时间内的衰减变化和负载的接入，退出引起的变化。

3、与位置相关：由于电力线拓扑复杂，接点和传输介质多种多样，每个节点有不同的分布负载（信号衰减器），使得衰减与位置的关系最为复杂的，特别是在较高频率时。

武汉水力电力大学周文俊等，曾试图建立中低压电力线路载波幅频特性的物理和数学模型，但该模型很粗糙，与实际低压线路的数据差距很大。

重庆大学电信工程学院谢飞等也实际测试了电力线载波信道的衰减特点，得出的结论是不能建立数字模型描述，但也得出一些经验结论。

以下是一些电力线载波衰减的一般规律：

1、除了距离外，信号衰减大于20dB。我们的测试结果和《电力线载信道的衰测试》的实验结论、在别的现场进行实验的经验、也证明在5KHz的衰减最大不会越过40 dB。

2、同相衰减一般小于跨相衰减，但也有例外，如某些时间或某些频率。

3、频率上升时，衰减增大，但变化不是单调的（参看图2）。

4、在某些频率可能有选择性衰减。