一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，包括PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、電力線耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡；所述PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡依次連接，所述數(shù)據采集卡連接PC機；寬帶電力線通過電力線耦合器連接定向耦合器。本實用新型提供的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，可以直接測量AC220V的電力線網絡寬帶阻抗，不需要阻抗適配器或隔離器；且不需要非常復雜的儀器設備，并且操作簡單，測試過程為自動化控制，非常適合現(xiàn)場測試。
【專利說明】一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種測試系統(tǒng)，具體涉及一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]目前，國內外現(xiàn)有的測試電力線載波通信系統(tǒng)和裝置中的頻段分為窄帶(30kHz-500kHz)和寬帶(2MHz_20MHz)通信，中間的頻段(500kHz_2MHz)沒有利用，因此也就沒有去測量。并且現(xiàn)有的阻抗測量儀器，只能測量不帶電情況下的電力線阻抗，即使有可以測量帶電情況下的儀器也需要配備阻抗適配器，這樣不是直接測量電力線上的阻抗，因此測量結果不是太準確。
[0003]電力線載波通信指利用電力線傳輸數(shù)據、話音等信號的一種通信方式。利用已有的電力線資源進行通信，既能滿足通信需求，又可解決布線困難，且基礎建設投資和日常維護費用低廉，因此電力線載波通信技術具有很高的經濟性、便捷性和實用性。但是電力線路設計的初衷是為了完成電能配送而非數(shù)據的傳輸，因而對于數(shù)據通信而言，其信道特性非常不理想。影響電力線可靠通信的一個主要因素就是電力線路的接入阻抗特性。電力線載波通信信道的接入阻抗是指在信號發(fā)送裝置和信號接收裝置驅動點處低壓電力線的等效阻抗。電力線載波通信通道的阻抗特性隨著時間、頻率和信號的接入位置的變化而變化。寬帶載波頻段，變化雖然沒那么劇烈，但是受電網結構、線路、用戶電器等影響明顯，是一個非穩(wěn)定性參數(shù)，它直接影響到載波信號耦合效率和信號的傳輸性能，是電力線通信信道的一個重要參數(shù)。因此研究和實際現(xiàn)場測試電力線載波接入阻抗對提高和改進電力線載波通信系統(tǒng)性能具有重要的意義。另一方面，相對于弱電通信線纜，電力線路屬于非對稱線路和高壓強電網絡，實際測試電力線路阻抗有一定的難度，國內外現(xiàn)有的接入阻抗的測試方法主要有雙電流探頭法，比值法，諧振法，伏安法幾種。
[0004]現(xiàn)有電力線載波接入阻抗測試方法有以下幾個不足:
[0005]I)比值法只能測出阻抗的模值，不能得到阻抗的相位信息；
[0006]2)諧振法只能測出單個頻點的阻抗的值，不能得到連續(xù)頻譜的阻抗特性；
[0007]3)雙電流探頭法雖然能測出低壓電力線阻抗的模值和相位信息，但是由于所用網絡分析儀的頻率分辨率低，所測得的結果準確性并不是很高，現(xiàn)場測試也不方便。
實用新型內容
[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，可以直接測量AC220V的電力線網絡寬帶阻抗，不需要阻抗適配器或隔離器；且不需要非常復雜的儀器設備，并且操作簡單，測試過程為自動化控制，非常適合現(xiàn)場測試。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下方案:
[0010]本實用新型提供一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、電力線耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡；所述PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡依次連接，所述數(shù)據采集卡連接PC機；寬帶電力線通過電力線耦合器連接定向耦合器。
[0011]所述PC機發(fā)出控制信號給所述正弦信號發(fā)生器，使正弦信號發(fā)生器產生掃頻信號，所述掃頻信號通過放大器和定向耦合器進行放大和耦合，經過放大和耦合后的信號通過信號調理電路進行信號調理后，通過數(shù)據采集卡傳輸給PC機。
[0012]所述正弦信號發(fā)生器為直接數(shù)字合成器，所述直接數(shù)字合成器產生的掃頻信號頻率為500kHZ-20MHZ，其接收來自于PC機的控制信號，并將控制信號進行DA轉換，轉換得到掃頻信號。
[0013]所述放大器包括運算放大器和功率放大器，所述運算放大器對掃頻信號的電壓幅值進行放大，所述功率放大器對通過電壓幅值放大的掃頻信號再進行功率放大。
[0014]所述定向耦合器包括正向耦合器和反向耦合器；正向耦合器用于單向耦合功率放大器輸出到寬帶電力線上的入射波信號，所述反向耦合器用于單向耦合經寬帶電力線反射的反射波信號。
[0015]所述入射波信號和反射波信號分別通過第一信號調理電路和第二信號調理電路進行信號調理，所述第一信號調理電路和第二信號調理電路均包括濾波電路和信號放大電路；所述濾波電路用于濾除噪聲，所述信號放大電路用于將微弱的測試信號進行放大，以便準確測試。
[0016]所述數(shù)據采集卡通過其內部的第一通道和第二通道分別采集經過第一信號調理電路和第二信號調理電路進行信號調理的入射波信號和反射波信號；并將入射波信號和反射波信號進行AD轉換后，通過串行RS-232接口傳輸給PC機。
[0017]所述電力線耦合器位于所述定向耦合器和寬帶電力線之間，用于隔離強電信號和弱電信號，同時將入射波信號耦合到寬帶電力線上，電力線耦合器中初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為3:1。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果在于:
[0019]I)本實用新型中寬帶電力線載波頻率范圍為(500kHz-20MHz)，現(xiàn)有的寬帶電力線阻抗的頻率范圍為(2MHz-20MHz)，因此比現(xiàn)有的寬帶電力線阻抗的頻率范圍更寬，頻率范圍寬展到了(0.5MHz-20MHz)，這樣增加了電力線載波信道的測試頻率帶寬，對于研究0.5MHz-2MHz的載波信道提供了保障；
[0020]2)測量系統(tǒng)內部集成有電力線耦合器，因此可以直接測量AC220V的電力線網絡寬帶阻抗，不需要阻抗適配器或隔離器；
[0021]3)測試系統(tǒng)不需要非常復雜的儀器設備，并且操作簡單，測試過程為自動化控制，非常適合現(xiàn)場測試。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型實施例中寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)結構圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0024]如圖1，本實用新型提供一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、電力線耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡；所述PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡依次連接，所述數(shù)據采集卡連接PC機；寬帶電力線通過電力線耦合器連接定向耦合器。
[0025]所述PC機上安裝有UltraWave軟件，提供9種標準波形:Sine, Square, Ramp,Pulse, ExpRise, ExpFalI, Sine, Noise和DC,可滿足最基本的需求，同時還會為用戶提供手動繪制、點點之間的連線繪制、任意點編輯的繪制方式，使創(chuàng)建復雜波形輕而易舉；多文檔界面的管理方式可使用戶同時編輯多個波形文件。
[0026]Ultraffave軟件更具有以下實用功能:
[0027]I)將所創(chuàng)建的任意波存儲為.txt (文本文件)、.csv (CSV文件)、.rdf (任意波形文件)。
[0028]2)讀取DS系列數(shù)字示波器存儲的.Wfm波形文件；
[0029]3)打印波形；
[0030]4)將所創(chuàng)建的任意波下載到DG1000內部存儲器中。
[0031]所述PC機安裝UltraWave軟件，于是發(fā)出控制信號給所述正弦信號發(fā)生器，使正弦信號發(fā)生器產生掃頻信號，所述掃頻信號通過放大器和定向耦合器進行放大和耦合，經過放大和耦合后的信號通過信號調理電路進行信號調理后，通過數(shù)據采集卡傳輸給PC機。
[0032]所述正弦信號發(fā)生器為直接數(shù)字合成器，所述直接數(shù)字合成器產生的掃頻信號頻率為500kHZ-20MHZ，其接收來自于PC機的控制信號，并將控制信號進行DA轉換，轉換得到掃頻信號。
[0033]所述放大器包括運算放大器和功率放大器，所述運算放大器對掃頻信號的電壓幅值進行放大，所述功率放大器對通過電壓幅值放大的掃頻信號再進行功率放大。
[0034]所述定向耦合器包括正向耦合器和反向耦合器；正向耦合器用于單向耦合功率放大器輸出到寬帶電力線上的入射波信號，所述反向耦合器用于單向耦合經寬帶電力線反射的反射波信號。
[0035]所述入射波信號和反射波信號分別通過第一信號調理電路和第二信號調理電路進行信號調理，所述第一信號調理電路和第二信號調理電路均包括濾波電路和信號放大電路；所述濾波電路用于濾除噪聲，所述信號放大電路用于將微弱的測試信號進行放大，以便準確測試。
[0036]所述數(shù)據采集卡通過其內部的第一通道和第二通道分別采集經過第一信號調理電路和第二信號調理電路進行信號調理的入射波信號和反射波信號；并將入射波信號和反射波信號進行AD轉換后，通過串行RS-232接口傳輸給PC機。
[0037]所述電力線耦合器位于所述定向耦合器和寬帶電力線之間，用于隔離強電信號和弱電信號，同時將入射波信號耦合到寬帶電力線上，電力線耦合器中初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為3:1。
[0038]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，所屬領域的普通技術人員參照上述實施例依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，這些未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本實用新型的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述測試系統(tǒng)包括PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、電力線耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡；所述PC機、正弦信號發(fā)生器、放大器、定向耦合器、信號調理電路和數(shù)據采集卡依次連接，所述數(shù)據采集卡連接PC機；寬帶電力線通過電力線耦合器連接定向耦合器。
2.根據權利要求1所述的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述PC機發(fā)出控制信號給所述正弦信號發(fā)生器，使正弦信號發(fā)生器產生掃頻信號，所述掃頻信號通過放大器和定向耦合器進行放大和耦合，經過放大和耦合后的信號通過信號調理電路進行信號調理后，通過數(shù)據采集卡傳輸給PC機。
3.根據權利要求1所述的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述正弦信號發(fā)生器為直接數(shù)字合成器，所述直接數(shù)字合成器產生的掃頻信號頻率為500kHz-20MHz，其接收來自于PC機的控制信號，并將控制信號進行DA轉換，轉換得到掃頻信號。
4.根據權利要求1所述的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述放大器包括運算放大器和功率放大器，所述運算放大器對掃頻信號的電壓幅值進行放大，所述功率放大器對通過電壓幅值放大的掃頻信號再進行功率放大。
5.根據權利要求1所述的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述定向I禹合器包括正向I禹合器和反向I禹合器；正向I禹合器用于單向I禹合功率放大器輸出到寬帶電力線上的入射波信號，所述反向耦合器用于單向耦合經寬帶電力線反射的反射波信號。
6.根據權利要求5所述的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述入射波信號和反射波信號分別通過第一信號調理電路和第二信號調理電路進行信號調理，所述第一信號調理電路和第二信號調理電路均包括濾波電路和信號放大電路；所述濾波電路用于濾除噪聲，所述信號放大電路用于將微弱的測試信號進行放大，以便準確測試。
7.根據權利要求1所述的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據采集卡通過其內部的第一通道和第二通道分別采集經過第一信號調理電路和第二信號調理電路進行信號調理的入射波信號和反射波信號；并將入射波信號和反射波信號進行AD轉換后，通過串行RS-232接口傳輸給PC機。
8.根據權利要求1所述的寬帶電力線載波信道接入阻抗的測試系統(tǒng)，其特征在于:所述電力線耦合器位于所述定向耦合器和寬帶電力線之間，用于隔離強電信號和弱電信號，同時將入射波信號耦合到寬帶電力線上，電力線耦合器中初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為3:1。
【文檔編號】H04B3/54GK204068970SQ201420496872
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】李建岐, 褚廣斌, 劉偉麟, 陸陽 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院