一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電力通信領(lǐng)域的測試系統(tǒng)，具體涉及一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)包括連接在電力線上的載波信號發(fā)送端和信號接收端；所述信號發(fā)送端包括依次連接成閉環(huán)結(jié)構(gòu)的正交信號輸出系統(tǒng)、發(fā)送耦合電路、數(shù)據(jù)采集卡和控制器；所述信號接收端包括依次連接的接收耦合電路、數(shù)據(jù)采集卡和控制器。本實(shí)用新型利用具有正交關(guān)系的余弦（Cos）和正弦（Sin）信號分別在窄帶輸出通道和寬帶輸出通道上同時傳遞，本實(shí)用新型在測試電力線載波信道衰減所發(fā)射的信號中，同時輸出具有正交關(guān)系的余弦和正弦信號，很容易的把同頻的噪聲和信號區(qū)分開，防止噪聲對衰減測試的影響。
【專利說明】一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力通信領(lǐng)域的測試系統(tǒng)，具體涉及一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有的電力線載波信道衰減的方法和裝置中，如果在信號接收端噪聲較大的情況下或是測試線路較長的情況下，接收的信號幾乎淹沒在噪聲中，測試裝置很難將噪聲和信號進(jìn)行分離，有的時候會把噪聲誤當(dāng)成信號進(jìn)行測試，這樣測試到的電力線載波信道的衰減就會不準(zhǔn)確。
[0003]現(xiàn)有測試方法有以下不足:
[0004]I)很難區(qū)分噪聲和信號。
[0005]2)不能測試信噪比。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)，本實(shí)用新型利用具有正交關(guān)系的余弦(Cos)和正弦(Sin)信號分別在窄帶輸出通道和寬帶輸出通道上同時傳遞，在輸出端就可以得到具有正交關(guān)系的信號，很容易的把同頻的噪聲和信號區(qū)分開，防止噪聲對衰減測試的影響。
[0007]本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本實(shí)用新型提供一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接在電力線上的載波信號發(fā)送端和信號接收端；其改進(jìn)之處在于，所述信號發(fā)送端包括依次連接成閉環(huán)結(jié)構(gòu)的正交信號輸出系統(tǒng)、發(fā)送耦合電路、數(shù)據(jù)采集卡和控制器；所述信號接收端包括依次連接的接收耦合電路、數(shù)據(jù)采集卡和控制器。
[0009]進(jìn)一步地，所述正交信號輸出系統(tǒng)包括正交信號發(fā)生模塊；
[0010]所述正交信號發(fā)生模塊具有雙路載波通道，且輸出的信號互為正交關(guān)系，其中一路載波通道輸出余弦信號，另一路載波通道輸出正弦信號；兩路信號分別通過正交信號輸出系統(tǒng)中依次連接的濾波器、信號放大器、功率放大器以及耦合器輸出至電力線。
[0011]進(jìn)一步地，信號發(fā)送端的控制器給正交信號輸出系統(tǒng)發(fā)出指令，發(fā)出單一頻點(diǎn)的正交雙路載波信號；通過發(fā)送耦合電路耦合到電力線上；所述發(fā)送耦合電路將電力線上的信號耦合，并利用數(shù)據(jù)采集卡采集電力線上的時域信號，最后傳輸?shù)娇刂破?，所述控制器將測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，得到載波信號發(fā)送端的信號電平Us ；
[0012]信號發(fā)送端的控制器給正交信號輸出系統(tǒng)發(fā)出指令，發(fā)出單一頻點(diǎn)的正交雙路載波信號，通過發(fā)送耦合電路耦合到電力線上；信號接收端的接收耦合電路將電力線上的信號耦合，并利用數(shù)據(jù)采集卡采集電力線上的時域信號，最后傳輸?shù)娇刂破?，所述控制器將測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，得到載波信號接收端的信號電平Ueo
[0013]進(jìn)一步地，所述發(fā)送耦合電路包括壓敏電阻、安規(guī)電容、放電電阻、降壓變壓器、發(fā)送濾波電路和雙向二極管；
[0014]所述壓敏電阻、降壓變壓器和雙向二極管并聯(lián)；2個所述安規(guī)電容對稱連接在壓敏電阻與降壓變壓器之間；每個安規(guī)電容的兩端均連接有放電電阻；2組所述發(fā)送濾波電路連接在降壓變壓器與雙向二極管之間；所述雙向二極管Dl的輸出端與信號接收端連接；所述發(fā)送濾波電路由串聯(lián)的電容和電感組成；
[0015]所述數(shù)據(jù)采集卡需要有l(wèi)OMS/s以上的采樣速率，且輸入端口的承受功率為IOdBm以上；
[0016]所述控制器采用PC機(jī)或筆記本電腦。
[0017]進(jìn)一步地，所述接收耦合電路包括壓敏電阻、安規(guī)電容、放電電阻、降壓變壓器、接收濾波電路和自動增益控制單元；
[0018]所述壓敏電阻、降壓變壓器和雙向二極管并聯(lián)；2個所述安規(guī)電容對稱連接在壓敏電阻與降壓變壓器之間；每個安規(guī)電容的兩端均連接有放電電阻；2組所述接收濾波電路連接在降壓變壓器與自動增益控制單元之間；所述自動增益控制單元的輸出端與信號發(fā)送端連接；所述接收濾波電路由串聯(lián)的電容器和電感組成，且在所述電感的兩端并聯(lián)有電容；所述自動增益控制單元采用AGC控制器。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0020]I)該方法利用具有正交關(guān)系的余弦(Cos)和正弦(Sin)信號分別在兩個通道上同時傳遞，本實(shí)用新型在測試電力線載波信道衰減所發(fā)射的信號中，同時輸出具有正交關(guān)系的余弦和正弦信號，這種具有正交關(guān)系的信號在相位上一直保持90°的相位，這就相當(dāng)于給信號進(jìn)行了標(biāo)注，所以可以很容易的把噪聲和信號區(qū)分開，防止噪聲對衰減測試的影響，這樣就能更加精準(zhǔn)的測試衰減。。
[0021]2)本實(shí)用新型利用具有正交關(guān)系的信號測試衰減的過程中，可以很準(zhǔn)確的將同頻率的噪聲和信號分離出來，并分別測試出噪聲和信號的電平值，從而利用信號電平減去噪聲電平，進(jìn)而得到信噪比。
[0022]3)本實(shí)用新型可以在信號的發(fā)送端測試出信號強(qiáng)度和噪聲強(qiáng)度，從而確定發(fā)送端的信噪比，還可以再接收端測試出接收端的信號強(qiáng)度和噪聲強(qiáng)度，從而確定接收端的信噪比。。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型提供的衰減測試系統(tǒng)原理框圖；其中:1_正交信號輸出系統(tǒng)；2-發(fā)送耦合電路；3_接收耦合電路；4_數(shù)據(jù)采集卡；5_控制器；
[0024]圖2是本實(shí)用新型提供的信號發(fā)送端正交信號輸出系統(tǒng)框圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型提供的正交信號發(fā)生模塊輸出的正弦和余弦信號波形圖；
[0026]圖4是本實(shí)用新型提供的接收信號隨時間變化曲線圖；
[0027]圖5是本實(shí)用新型提供的發(fā)送/接收信號隨時間變化曲線圖；
[0028]圖6是本實(shí)用新型提供的發(fā)送耦合電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖7是本實(shí)用新型提供的接收耦合電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】[0030]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0031]本實(shí)用新型提供的衰減測試系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，包括連接在電力線上的載波信號發(fā)送端和信號接收端；所述信號發(fā)送端包括依次連接成閉環(huán)結(jié)構(gòu)的正交信號輸出系統(tǒng)1、發(fā)送耦合電路2、數(shù)據(jù)采集卡4和控制器5 ;所述信號接收端包括依次連接的接收耦合電路3、數(shù)據(jù)采集卡4和控制器5。
[0032]正交信號輸出系統(tǒng)包括正交信號發(fā)生模塊；所述正交信號發(fā)生模塊具有雙路載波通道，且輸出的信號互為正交關(guān)系，其中一路載波通道輸出余弦信號，另一路載波通道輸出正弦信號；兩路信號分別通過正交信號輸出系統(tǒng)中依次連接的濾波器、信號放大器、功率放大器以及耦合器輸出至電力線。
[0033]發(fā)送耦合電路包括壓敏電阻V21、安規(guī)電容、放電電阻、降壓變壓器T、濾波電路和雙向二極管Dl ;壓敏電阻V21、降壓變壓器T和雙向二極管Dl并聯(lián)；2個所述安規(guī)電容C21和C22對稱連接在壓敏電阻V21與降壓變壓器T之間；安規(guī)電容C21的兩端連接有放電電阻R21 ;安規(guī)電容C21的兩端連接有放電電阻R22 ；2組所述濾波電路C41-L1和C42-L2連接在降壓變壓器與雙向二極管Dl之間；所述雙向二極管Dl的輸出端與信號接收端連接；在所述雙向二極管Dl的兩端并聯(lián)有保護(hù)電阻R4，R4接地。
[0034]所述濾波電路C41-L1由串聯(lián)的電容C41和電感LI組成；所述濾波電路C42-L2由串聯(lián)的電容C42和電感L2組成；其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖6所示。
[0035]其中壓敏電阻V21用于保護(hù)電路，防止雷擊和高壓脈沖對電路的損害；安規(guī)電容用于耦合高頻信號，并將50Hz的工頻電與測試系統(tǒng)隔離；放電電阻用于在斷電的情況下對安規(guī)電容總存儲的電能進(jìn)行放電，防止測試人員誤碰到測試端子時被電容中的電荷電到；降壓變壓器T是用于調(diào)節(jié)輸入和輸出的阻抗關(guān)系，使信號能最大功率的輸出；雙向二極管Dl用于鉗位電壓，防止過高的電壓燒壞測試儀器。
[0036]接收耦合電路包括壓敏電阻、安規(guī)電容、放電電阻、降壓變壓器、接收濾波電路和自動增益控制單元；所述壓敏電阻V21、降壓變壓器T和自動增益控制單元并聯(lián)；2個所述安規(guī)電容C21和C22對稱連接在壓敏電阻V21與降壓變壓器T之間；安規(guī)電容C21的兩端連接有放電電阻R21 ;安規(guī)電容C21的兩端連接有放電電阻R22 ；2組所述接收濾波電路C41-L1和C42-L2連接在降壓變壓器與自動增益控制單元之間；
[0037]所述濾波電路C41-L1由串聯(lián)的電容C41和電感LI組成；所述濾波電路C42-L2由串聯(lián)的電容C42和電感L2組成；且在電感LI的兩端并聯(lián)有電容C44，在電感L2的兩端并聯(lián)有電容C45.所述自動增益控制單元采用AGC控制器，其結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖7所示。
[0038]所述數(shù)據(jù)采集卡需要有10MS/s以上的采樣速率，且輸入端口的承受功率為IOdBm以上；所述控制器采用PC機(jī)或筆記本電腦。
[0039]本實(shí)用新型還提供一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試方法，用上述所述的測試系統(tǒng)，包括下述步驟:
[0040]A、獲取載波信號發(fā)送端的信號電平Us:信號發(fā)送端的控制器給正交信號輸出系統(tǒng)發(fā)出指令，發(fā)出單一頻點(diǎn)的正交雙路載波信號；通過發(fā)送耦合電路耦合到電力線上；所述發(fā)送耦合電路將電力線上的信號耦合，并利用數(shù)據(jù)采集卡采集電力線上的時域信號，最后傳輸?shù)娇刂破?，所述控制器將測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，得到載波信號發(fā)送端的信號電
平Us;[0041]B、獲取載波信號接收端的信號電平Uk:信號發(fā)送端的控制器給正交信號輸出系統(tǒng)發(fā)出指令，發(fā)出單一頻點(diǎn)的正交雙路載波信號，通過發(fā)送耦合電路耦合到電力線上；信號接收端的接收耦合電路將電力線上的信號耦合，并利用數(shù)據(jù)采集卡采集電力線上的時域信號，最后傳輸?shù)娇刂破?，所述控制器將測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，得到載波信號接收端的信號電平UR。
[0042]載波信號發(fā)送端的信號電平Us和載波信號接收端的信號電平Ur均是將時域信號通過傅里葉變換得到的，表達(dá)式如下:
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種基于正交信號的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括連接在電力線上的載波信號發(fā)送端和信號接收端；其特征在于，所述信號發(fā)送端包括依次連接成閉環(huán)結(jié)構(gòu)的正交信號輸出系統(tǒng)、發(fā)送耦合電路、數(shù)據(jù)采集卡和控制器；所述信號接收端包括依次連接的接收耦合電路、數(shù)據(jù)采集卡和控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)，其特征在于，所述正交信號輸出系統(tǒng)包括正交信號發(fā)生模塊； 所述正交信號發(fā)生模塊具有雙路載波通道，且輸出的信號互為正交關(guān)系，其中一路載波通道輸出余弦信號，另一路載波通道輸出正弦信號；兩路信號分別通過正交信號輸出系統(tǒng)中依次連接的濾波器、信號放大器、功率放大器以及耦合器輸出至電力線。
3.如權(quán)利要求1所述的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)，其特征在于，信號發(fā)送端的控制器給正交信號輸出系統(tǒng)發(fā)出指令，發(fā)出單一頻點(diǎn)的正交雙路載波信號；通過發(fā)送耦合電路耦合到電力線上；所述發(fā)送耦合電路將電力線上的信號耦合，并利用數(shù)據(jù)采集卡采集電力線上的時域信號，最后傳輸?shù)娇刂破鳎隹刂破鲗y試的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，得到載波信號發(fā)送端的信號電平Us; 信號發(fā)送端的控制器給正交信號輸出系統(tǒng)發(fā)出指令，發(fā)出單一頻點(diǎn)的正交雙路載波信號，通過發(fā)送耦合電路耦合到電力線上；信號接收端的接收耦合電路將電力線上的信號耦合，并利用數(shù)據(jù)采集卡采集電力線上的時域信號，最后傳輸?shù)娇刂破?，所述控制器將測試的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，得到載波信號接收端的信號電平UK。
4.如權(quán)利要求1所述的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)送耦合電路包括壓敏電阻、安規(guī)電容、放電電阻、降壓變壓器、發(fā)送濾波電路和雙向二極管； 所述壓敏電阻、降壓變壓器和雙向二極管并聯(lián)；2個所述安規(guī)電容對稱連接在壓敏電阻與降壓變壓器之間；每個安規(guī)電容的兩端均連接有放電電阻；2組所述發(fā)送濾波電路連接在降壓變壓器與雙向二極管之間；所述雙向二極管Dl的輸出端與信號接收端連接；所述發(fā)送濾波電路由串聯(lián)的電容和電感組成； 所述數(shù)據(jù)采集卡需要有l(wèi)OMS/s以上的采樣速率，且輸入端口的承受功率為IOdBm以上； 所述控制器采用PC機(jī)或筆記本電腦。
5.如權(quán)利要求1所述的電力線載波信道衰減測試系統(tǒng)，其特征在于，所述接收耦合電路包括壓敏電阻、安規(guī)電容、放電電阻、降壓變壓器、接收濾波電路和自動增益控制單元； 所述壓敏電阻、降壓變壓器和雙向二極管并聯(lián)；2個所述安規(guī)電容對稱連接在壓敏電阻與降壓變壓器之間；每個安規(guī)電容的兩端均連接有放電電阻；2組所述接收濾波電路連接在降壓變壓器與自動增益控制單元之間；所述自動增益控制單元的輸出端與信號發(fā)送端連接；所述接收濾波電路由串聯(lián)的電容器和電感組成，且在所述電感的兩端并聯(lián)有電容；所述自動增益控制單元采用AGC控制器。
【文檔編號】H04B3/48GK203563066SQ201320666734
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】褚廣斌, 李建岐, 陸陽, 趙濤, 魏明磊, 孫辰軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)河北省電力公司