本實(shí)用新型涉及通信輔助設(shè)備，尤其是涉及電力線載波通信輔助設(shè)備。

背景技術(shù)：

PLC（power line carrier communication ，電力線載波通信）是一種利用電力輸電線路作為通信載體的通信技術(shù)。由于電力輸電線路具備十分牢固的支撐結(jié)構(gòu)，并架設(shè)兩條以上輸電線，所以利用輸電線輸送工頻電流的同時(shí)，用之傳送載波信號(hào)，既經(jīng)濟(jì)又可靠。目前，PLC廣泛應(yīng)用于電能表智能抄表、用電管理、智能家居、門禁安防等場(chǎng)合，其是電力部門優(yōu)先采用的特有通信手段。

PLC是利用已有的低壓配電網(wǎng)作為傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換的一種手段。應(yīng)用電力線通信方式發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送器先將數(shù)據(jù)調(diào)制到一個(gè)高頻載波上，再經(jīng)過功率放大后通過耦合電路耦合到電力線上。信號(hào)頻帶峰峰值電壓一般不超過10V，因此不會(huì)對(duì)電力線路和電力用戶造成不良影響。

當(dāng)前，PLC已經(jīng)得到大規(guī)模的應(yīng)用，圍繞其服務(wù)的技術(shù)人員和技術(shù)設(shè)備也大量的涌現(xiàn)。在電力載波網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)和調(diào)試過程中，工程技術(shù)人員需要借助專業(yè)的設(shè)備幫助其分析現(xiàn)場(chǎng)的情況和問題，例如：電力線載波分析儀等專業(yè)設(shè)備就提供此功能。一方面，實(shí)現(xiàn)這些功能的儀器的體積較大，需要借助如PC機(jī)等其他設(shè)備進(jìn)行輔助工作，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、比較數(shù)據(jù)等。另一方面，實(shí)現(xiàn)這些功能的儀器是電力載波通信網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)和調(diào)試過程中必須的專業(yè)測(cè)試設(shè)備，它們甚至可以長(zhǎng)時(shí)間的觀察和收集電網(wǎng)的載波數(shù)據(jù)，提供電網(wǎng)質(zhì)量的優(yōu)化方案。

雖然，專業(yè)的調(diào)試測(cè)量設(shè)備可以提供比較豐富的參數(shù)，以便工程技術(shù)人員進(jìn)行參考應(yīng)用，例如：電力線阻抗、信號(hào)噪聲比、信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)衰減等等，這些參數(shù)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用具有非常大的參考價(jià)值，能夠讓工程技術(shù)人員對(duì)于電力線載波的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)情況有質(zhì)和量的了解，有助于電力載波部署的順利進(jìn)行。但是，這類設(shè)備大多操作比較復(fù)雜，需要工程技術(shù)人員有較高的專業(yè)知識(shí)和一定的參數(shù)敏感度，并且這類設(shè)備往往需要借助PC機(jī)進(jìn)行輔助工作。然而，載波通信的調(diào)試和應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，不利于專業(yè)的測(cè)量設(shè)備展開測(cè)試。

當(dāng)電力線載波通信被大量應(yīng)用智能電表管理的AMI(Advanced Metering Infrastructure，高級(jí)量測(cè)體系)系統(tǒng)，是一個(gè)非常大的系統(tǒng)，單一集中器下面可以管理成百上千塊智能電表。尤其在不發(fā)達(dá)的地區(qū)，電表和集中器的距離會(huì)非常遠(yuǎn)，這種情況下部署電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)，需要投入大量的工程人員的專業(yè)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，使用專業(yè)的載波測(cè)試設(shè)備需要專業(yè)知識(shí)較高的工程技術(shù)人員，這樣非常不利于網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)展開。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提出一種電力線載波通信測(cè)試的裝置，能夠大大便利于電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)展開。

本實(shí)用新型針對(duì)上述技術(shù)問題提出一種電力線載波通信測(cè)試的裝置，包括: 交流輸入單元，用于連接電力線；交流至直流轉(zhuǎn)換單元，用于提供直流電源供給；載波信號(hào)選頻與耦合單元，用于對(duì)電力線上的載波信號(hào)和噪聲進(jìn)行選頻與耦合處理；整流輸出載波峰值單元，用于對(duì)該載波信號(hào)選頻與耦合單元的輸出進(jìn)行全波整流處理，得到載波信號(hào)峰值；以及幅值比較和指示單元，用于與預(yù)設(shè)的比較閾值進(jìn)行比較，比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)指示燈，以指示出載波信號(hào)的狀態(tài)和噪聲的狀態(tài)。

在一些實(shí)施例中，該幅值比較和指示單元包括多路比較器，每路比較器用于將該載波信號(hào)峰值與一個(gè)預(yù)設(shè)的比較閾值進(jìn)行比較；以及多路指示燈，每路指示燈對(duì)應(yīng)于一路比較器的輸出。

在一些實(shí)施例中，這些比較器的比較閾值遞增變化；這些指示燈一字排列；其中，連續(xù)排列的指示燈的閃爍點(diǎn)亮狀態(tài)與電力線上的載波信號(hào)的的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，連續(xù)排列的指示燈的穩(wěn)定點(diǎn)亮狀態(tài)與電力線上的噪聲的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。

在一些實(shí)施例中，該載波信號(hào)選頻與耦合單元包括用于進(jìn)行濾波處理的帶通濾波器和用于進(jìn)行隔離耦合處理的隔離變壓器；其中，該帶通濾波器的頻帶范圍設(shè)置為3KHz～95KHz。

在一些實(shí)施例中，還包括：載波信號(hào)BNC接口輸出單元，用于將該載波信號(hào)選頻與耦合單元的輸出送到一個(gè)BNC接口，以供外接設(shè)備利用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的電力線載波通信測(cè)試的裝置，通過巧妙地將電力線上的載波信號(hào)和噪聲處理得到載波信號(hào)峰值，再將該載波信號(hào)峰值送到比較器，與預(yù)設(shè)的比較閾值進(jìn)行比較，進(jìn)而用比較結(jié)果來驅(qū)動(dòng)指示燈，以指示出載波信號(hào)的狀態(tài)和噪聲的狀態(tài)，能夠大大便利于電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)展開。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電力線載波通信測(cè)試的裝置實(shí)施例的框圖示意。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中載波信號(hào)選頻與耦合單元的電路示意。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中幅值比較和指示單元的框圖示意。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中一路幅值比較和指示的電路示意。

其中，附圖標(biāo)記說明如下:10 電力線載波通信測(cè)試的裝置1 交流輸入單元 2 交流至直流轉(zhuǎn)換單元3 載波信號(hào)選頻與耦合單元 4 整流輸出載波峰值單元 5 幅值比較和指示單元 6 載波信號(hào)BNC接口輸出單元。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合本說明書的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例予以進(jìn)一步地詳盡闡述。

本實(shí)用新型提出一種電力線載波通信測(cè)試的方法，將電力線上的載波信號(hào)和噪聲耦合進(jìn)入比較器，通過與預(yù)設(shè)的比較閾值進(jìn)行比較，可以指示出載波信號(hào)的狀態(tài)和噪聲的狀態(tài)，在載波通信現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高效的載波探測(cè)和幅度評(píng)估。具體而言，本實(shí)用新型方法包括：將電力線上的載波信號(hào)和噪聲先進(jìn)行選頻與耦合處理，再進(jìn)行全波整流處理，得到載波信號(hào)峰值；將該載波信號(hào)峰值送到比較器，與預(yù)設(shè)的比較閾值進(jìn)行比較；用比較結(jié)果來驅(qū)動(dòng)指示燈，以指示出載波信號(hào)的狀態(tài)和噪聲的狀態(tài)。

參見圖1，圖1是本實(shí)用新型的電力線載波通信測(cè)試的裝置實(shí)施例的框圖示意。本實(shí)用新型提出一種電力線載波通信測(cè)試的裝置10，其包括：交流輸入單元1，交流至直流轉(zhuǎn)換單元2，載波信號(hào)選頻與耦合單元3，整流輸出載波峰值單元4，幅值比較和指示單元5和載波信號(hào)BNC接口輸出單元6。

該交流輸入單元1用以實(shí)現(xiàn)該裝置10與電力線AC的連接。作為例舉，該交流輸入單元1可以是一個(gè)電力插頭，能夠插到一個(gè)電力插座上，從而使該裝置10與低壓供電網(wǎng)的電力線AC連接到一起。

該交流到直流轉(zhuǎn)換單元2用于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)裝置10的直流供電。在本實(shí)施例中，該交流到直流轉(zhuǎn)換單元2為反激隔離的開關(guān)電源。該交流到直流轉(zhuǎn)換單元2經(jīng)由該交流輸入單元1電網(wǎng)交流電。該交流到直流轉(zhuǎn)換單元2的電壓范圍是85Vac至440Vac,可以直接接入三相交流電的相和相之間的電壓。交流電經(jīng)整流濾波之后輸入高頻電源變壓器，經(jīng)過PWM開關(guān)芯片。高頻電源變壓器次級(jí)側(cè)輸出+16V直流電源。+16V直流輸出經(jīng)過由穩(wěn)壓器和光耦構(gòu)成的反饋回路控制PWM開關(guān)芯片，達(dá)到穩(wěn)定的直流輸出。

該載波信號(hào)選頻與耦合單元3，使用LC帶通濾波器選頻網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電力線AC上的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，選取頻帶內(nèi)的載波信號(hào)進(jìn)入隔離耦合變壓器，并從隔離耦合變壓器的次級(jí)隔離輸出。參見圖2，圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中載波信號(hào)選頻與耦合單元的電路示意。在本裝置10與電力線AC相連接入交流電的同時(shí)，本裝置10也會(huì)與電力線AC上的載波信號(hào)和噪聲接通。載波信號(hào)首先要經(jīng)過由電容C2和電感L1組成的帶通濾波器。該帶通濾波器只允許某固定頻帶內(nèi)的信號(hào)通過。然后，經(jīng)該帶通濾波器選頻后的電力線載波信號(hào)，送到隔離耦合變壓器的T1的初級(jí)，再由隔離耦合變壓器的T1的次級(jí)輸出隔離后的電力線載波信號(hào)。

考慮到：電力線載波信號(hào)有不同的調(diào)制方式，常見的調(diào)制方式包括：IEC61334 S-FSK調(diào)制 、PRIME OFDM調(diào)制、G3 OFDM調(diào)制、G3-FCC OFDM調(diào)制。電力線載波信號(hào)的頻帶范圍一般是3KHz～95KHz。因此，本實(shí)用新型將該帶通濾波器的頻帶范圍設(shè)計(jì)為3KHz～95KHz，視該頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)為載波信號(hào)。在本實(shí)施例中，該帶通濾波器的電感L1的取值為10uH，該帶通濾波器的電容C2的取值為0.22uF。該隔離耦合變壓器T1能夠允許100KHz的信號(hào)的正常傳輸。具體地，該隔離耦合變壓器的T1的初級(jí)繞組的兩端與低壓電網(wǎng)的火線和零線分別相連；該隔離耦合變壓器的T1的次級(jí)繞組的一端接地，另一端經(jīng)由隔直電容C1向該整流輸出載波峰值單元4輸出隔離后的電力線載波信號(hào)PLC_Signal。

該整流輸出載波峰值單元4用于將脈動(dòng)的交流載波信號(hào)PLC_Signal進(jìn)行全波整流后，輸出載波信號(hào)峰值PLC_RMS給該幅值比較和指示單元5。由于載波信號(hào)PLC_Signal是交流信號(hào)，其相對(duì)參考地上下均有分布，無法直接進(jìn)行比較。因此，需要將交流的載波信號(hào)經(jīng)過全波整流，得到載波信號(hào)峰值PLC_RMS。

值得一提的是，由于全波整流會(huì)同時(shí)將噪聲整流輸出給該幅值比較和指示單元5，因此經(jīng)過整流之后的載波信號(hào)變?yōu)槊}動(dòng)的、單一方向的方波。其中，該方波的高電平取決于電力線AC上載波信號(hào)的幅值（疊加有電力線AC上的噪聲幅度），該方波的低電平取決于電力線AC上噪聲的幅值。也就是說，在持續(xù)的噪聲上面會(huì)出現(xiàn)更高幅度的載波信號(hào)，這和實(shí)際的電力線AC現(xiàn)場(chǎng)情況相吻合。

參見圖3，圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中幅值比較和指示單元的框圖示意。該幅值比較和指示單元5將載波信號(hào)峰值PLC_RMS送到到八路比較器，每個(gè)比較器的各個(gè)比較閾值均是通過+16V直流電源經(jīng)電阻分壓提供。八個(gè)比較結(jié)果分別對(duì)應(yīng)于八個(gè)比較結(jié)果指示。

在本實(shí)施例中，該幅值比較和指示單元5選用兩個(gè)四通道電壓比較器芯片LM339來實(shí)現(xiàn)八路比較。具體而言，第一比較器BJ1的比較閾值為0.5V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)一級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS1；第二比較器BJ2的比較閾值為1.0V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)二級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS2；第三比較器BJ3的比較閾值為1.5V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)三級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS3；第四比較器BJ4的比較閾值為2.0V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)四級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS4；第五比較器BJ5的比較閾值為2.5V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)五級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS5；第六比較器BJ6的比較閾值為3.0V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)六級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS6；第七比較器BJ7的比較閾值為5.0V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)七級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS7；第八比較器BJ8的比較閾值為7.0V，其比較結(jié)果驅(qū)動(dòng)八級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS8。

參見圖4，圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中一路幅值比較和指示的電路示意。比較器的比較閾值的設(shè)定，是通過電阻R1和1KΩ固定電阻對(duì)+16V直流電源分壓得到的。比較器的輸入+端接該載波信號(hào)峰值PLC_RMS，每路比較器的輸入-端接該比較閾值。每路強(qiáng)度指示燈采用一個(gè)LED實(shí)現(xiàn)。當(dāng)該載波信號(hào)峰值PLC_RMS達(dá)到某一設(shè)定的比較閾值，該路比較器的輸出將會(huì)點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的LED進(jìn)行指示。在本實(shí)施例中，八路比較器的比較閾值是遞增變化的；八路強(qiáng)度指示燈對(duì)應(yīng)的八個(gè)LED是依次一字排列的。

結(jié)合參見圖3，將該載波信號(hào)峰值PLC_RMS與八個(gè)等級(jí)的比較閾值進(jìn)行比較，當(dāng)載波信號(hào)峰值PLC_RMS達(dá)到設(shè)置的比較閾值時(shí)，將會(huì)觸發(fā)對(duì)應(yīng)的LED點(diǎn)亮進(jìn)行指示，表示該載波信號(hào)峰值PLC_RMS所達(dá)到的幅度，例如：該載波信號(hào)峰值PLC_RMS為2.1V，那么一級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS1、二級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS2、三級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS3和四級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS4所對(duì)應(yīng)的四個(gè)LED都會(huì)亮起，其余（即：五級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS5、六級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS6、七級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS7和八級(jí)強(qiáng)度指示燈ZS8所對(duì)應(yīng)的四個(gè)LED）不亮。

值得一提的是，由于電力線AC上的載波信號(hào)不是持續(xù)存在的，因此會(huì)看到若干個(gè)LED燈（一定是連續(xù)的若干個(gè)LED）呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)。連續(xù)若干個(gè)LED呈現(xiàn)閃爍狀態(tài)，表示電力線AC存在電力線載波通信信號(hào)；閃爍的LED個(gè)數(shù)越多，表示載波信號(hào)的強(qiáng)度越大。由于電力線AC上的噪聲在一定的時(shí)間內(nèi)是持續(xù)存在的，因此由噪聲所觸發(fā)的LED將會(huì)持續(xù)點(diǎn)亮，持續(xù)點(diǎn)亮的LED個(gè)數(shù)越多，表示電力線AC上的噪聲強(qiáng)度越大。

依據(jù)以上的關(guān)于載波信號(hào)強(qiáng)度和噪聲強(qiáng)度的指示特性，本實(shí)用新型的裝置10可以清晰地提供以下信息：電力線AC上的噪聲強(qiáng)度；電力線AC上有無載波通信信號(hào)；以及電力線AC上的載波信號(hào)強(qiáng)度。

該載波信號(hào)BNC接口輸出單元6，用于將該載波信號(hào)選頻與耦合單元3輸出的載波信號(hào)PLC_Signal送到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的BNC接頭予以輸出。這種結(jié)構(gòu)，可以接入示波器或掃頻儀等儀器，更詳細(xì)地觀察載波信號(hào)PLC_Signal的幅度、噪聲、頻譜等信息進(jìn)行詳細(xì)的分析，方便現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

值得一提的是，由于在該載波信號(hào)選頻與耦合單元3使用了隔離耦合變壓器T1，耦合進(jìn)該載波信號(hào)BNC接口輸出單元8來的載波信號(hào)PLC_Signal已經(jīng)和交流電隔離，達(dá)到絕緣的目的。因此，可以直接將隔離的載波信號(hào)PLC_Signal通過標(biāo)準(zhǔn)的BNC接頭進(jìn)行輸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的方法及裝置通過巧妙地將電力線AC上的載波信號(hào)和噪聲處理得到載波信號(hào)峰值PLC_RMS，再將該載波信號(hào)峰值PLC_RMS送到比較器BJ1-BJ8，與預(yù)設(shè)的比較閾值進(jìn)行比較，進(jìn)而用比較結(jié)果來驅(qū)動(dòng)指示燈ZS1-ZS8，以指示出載波信號(hào)的狀態(tài)和噪聲的狀態(tài)，能夠大大便利于電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)展開。

上述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用于限制本實(shí)用新型的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。