90、工业 5.0 时代的长距离电力线通信与 IIoT 网络数据传输

工业 5.0 时代的长距离电力线通信与 IIoT 网络数据传输

1. 长距离电力线通信（Power Line Communication）

1.1 PTP 电缆特性与设计

PTP（Power Twisted Pair）理论上可用于电力和数据传输，其设计极为简单，仅需一对电线，再加上用于增强强度、浮力和保护的部件。这种电缆易于维护、修复和扩展，而且由于电线数量减少，整体直径变小，从而降低了阻力。

电缆的特性阻抗 $Z_0$ 计算公式为：
$Z_0 = \frac{120}{\sqrt{\epsilon_r}} \ln \frac{2d}{\Phi}$

其中，$\Phi$ 是电线股的直径，$\epsilon_r$ 是绝缘材料的介电常数，$d$ 是线间距离。对于选定的电缆，参数为 $\Phi = 2$ mm，$d = 3.6$ mm，$\epsilon_r = 5$，代入可得：
$Z_0 = \frac{120}{\sqrt{5}} \ln \frac{2 \times 3.6}{2} \approx 68.7$ Ω

1.2 电缆设计与规格

设计并制造的电缆规格如下：
- 中性浮力
- 裸铜导体，$2 \times 2.5$ mm²，48 股，每股 0.25 mm
- 聚乙烯绝缘
- Vectran 纤维编织层，断裂应变 > 250 kg
- 发泡聚烯烃护套
- 耐水解 PUR 外护套

1.3 测试设置与方法

1.3.1 特性阻抗测量

使用矢量网络分析仪（VNA）测量