CN103354460A - 电力线传输特性测试设备 - Google Patents

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Abstract

一种电力线传输特性测试设备，其特征是：由相互分离的射频输出设备和射频接收设备组成，射频输出设备和射频接收设备分别通过隔离信号耦合器与电力线连接，射频输出设备带有任意波形发生器，可以提供需要波形信号的测试，同时将原始波形通过电台传送给射频接收设备，射频接收设备对比电力线接收的信号和电台接收的原始信号判断电力线的传输特性和其他特性。该设备使射频输出和信号接收设备之间具备自动信息交互能力，取代了人工通讯核对参数和配合测量的大量工作，提高了工作效率和测量准确度。同时完全具有传统扫频仪的功能，适合于电力线的特殊应用场合，填补了电力线传输特性测量设备的空白。

Description

电力线传输特性测试设备
技术领域
本发明涉及低压电力线信道测试、信号测量、扫频仪技术领域，具体说是一种电力线传输特性测试设备。
背景技术
传输特性测试通常需要使用扫频仪等传统仪器，仪器通过发射测试射频信号到待测件，经射频接收端口接收射频信号。通过比较发射信号和接收信号的差异，进而测量待测件的衰减、反射、相移等传输特性参数。
因为电力线上高压工频的存在使得传统扫频仪的射频信号不能直接耦合到电力线上，同时射频接收端也无法直接连接到电力线，必须增加必要的工频隔离和信号耦合电路；另外传统扫频仪的射频输入输出端口的物理距离只有短短十几厘米，无法测量几百米甚至几千米的电力线传输特性。
为了测试长距离的电力线的传输特性，需要人工操作逐点输入信号，同时在远距离配合信号接收测试，中间需要人工完成大量配合工作，工作效率低，错误率较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决上述问题，提供一种电力线传输特性测试设备，能够快速自动完成远距离的电力线传输特性测试。
所述电力线传输特性测试设备，其特征是：由相互分离的射频输出设备和射频接收设备组成，所述射频输出设备包括键盘显示模块、输出设备主处理器、输出设备同步电台、和以信号流处理方向依次连接的：任意波形信号发生器、功率放大器、程控衰减器、工频隔离信号耦合器，所述输出设备同步电台、任意波形信号发生器、功率放大器、程控衰减器的数据接口或控制端分别接收所述输出设备主处理器输出的数据或控制信息，其中，所述输出设备主处理器用于通过键盘显示模块预先设定的所述射频输出设备的输出波形参数、输出信号衰减参数、输出设备同步电台的同步参数，实现输出波形信号的生成、调理、并与所述射频接收设备实现信息无线自动交换；所述射频接收设备包括键盘、接受设备主处理器、接收设备同步电台、显示器、和以信号流处理方向依次连接的：工频隔离信号耦合器、检波与对数放大器、A/D采样器，所述A/D采样器和键盘的信号输出到所述接受设备主处理器，所述显示器显示所述接收设备主处理器所输出的同步波形信号、接收波形信号和测试结果，所述接收设备同步电台与所述接收设备主处理器通过数据与控制线相互连接，用于将同步接收到的所述输出设备同步电台的波形信息传送给所述接收设备主处理器。
作为优化方案，所述输出设备同步电台和接收设备同步电台是传输频率220～240兆赫的无线数传电台。
作为优化方案，所述任意波形信号发生器是基于FPGA的直接数字频率合成器。
本发明提供了一种具备工频隔离、信号耦合、任意波形测试的电力线传输特性测试设备，该设备改变了传统的人为逐点发送信号，人工配合的低效率方式，使用射频输出和信号接收部分分离的形式，同时使射频输出和信号接收设备之间具备自动信息交互能力，取代了人工通讯核对参数和配合测量的大量工作，提高了工作效率和测量准确度。同时完全具有传统扫频仪的功能，且有效避免了现有仪器所存在的无法直接进行电力线测量、信号输入端和信号输出端物理距离太短等缺陷和不足，适合于电力线的特殊应用场合，填补了电力线传输特性测量设备的空白。
附图说明
图1是本发明所述射频输出设备原理方框图，
图2是本发明所述射频接收设备原理方框图，
图3是输出设备主处理器的程序流程框图，
图4是接收设备主处理器的程序流程框图。
图中：1—任意波信号发生器，2—功率放大器，3—程控衰减器，4—工频隔离信号耦合器，5—电力线，6—输出设备同步电台，7—输出设备主处理器，8—键盘显示模块，9—显示器，10—A/D采样器，11—检波与对数放大器，12—键盘，13—接收设备同步电台，14—接收设备主处理器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：如图1、2中所示，所述电力线传输特性测试设备，由相互分离的射频输出设备和射频接收设备组成，所述射频输出设备包括键盘显示模块8、输出设备主处理器7、输出设备同步电台6、和以信号流处理方向依次连接的：任意波形信号发生器1、功率放大器2、程控衰减器3、工频隔离信号耦合器4，所述输出设备同步电台6、任意波形信号发生器1、功率放大器2、程控衰减器3的数据接口或控制端分别接收所述输出设备主处理器7输出的数据或控制信息，其中，所述输出设备主处理器7用于通过键盘显示模块8预先设定的所述射频输出设备的输出波形参数、输出信号衰减参数、输出设备同步电台6的同步参数，实现输出波形信号的生成、调理、并与所述射频接收设备实现信息无线自动交换。
功率放大器用于对射频信号进行功率放大，使信号获得驱动能力。放大器由前置放大和功率放大两部分组成。作为实施例，前置放大采用OPA228完成电压放大，功率放大采用AD公司的AD815双路合成大功率运放完成。
所述任意波形信号发生器1是基于FPGA的直接数字频率合成器。通过设置不同的相位累加器步进量实现输出不同频率信号的功能，通过改变正弦表中的数据实现任意波形功能。其核心工作原理是通过相位累加器的值到正弦表中读取相应的幅度数据送DA产生模拟波形信号，然后对这个信号进行数字滤波滤除时钟分量后输出。
程控衰减器是为了适应不同的输出信号强度而引入的，包括细调和粗调。细调由DA完成实现10dB范围内的1dB步进，粗调由10dB，20dB，40dB衰减电路组成，通过不同的组合实现信号源输出的80dB动态范围。
一种实施例，所述输出设备同步电台6和接收设备同步电台13是传输频率220～240兆赫的无线数传电台。根据用户设置传输当前测试频点、扫描范围、输出射频信号功率等实时数据。
工频隔离信号耦合器主要实现高压工频的隔离和测试信号的耦合功能，同时使测试系统和电力线系统隔离，提高人员和设备安全。作为实施例，工频隔离信号耦合器由电感量1mH，匝数比1：1的磁环变压器、0.01uF/275V耦合电容、取样电阻等构成。
所述射频接收设备包括键盘12、接受设备主处理器14、接收设备同步电台13、显示器9、和以信号流处理方向依次连接的：工频隔离信号耦合器4、检波与对数放大器11、A/D采样器10，所述A/D采样器10和键盘12的信号输出到所述接受设备主处理器14，所述显示器9显示所述接收设备主处理器14所输出的同步波形信号、接收波形信号和测试结果，所述接收设备同步电台13与所述接收设备主处理器14通过数据与控制线相互连接，用于将同步接收到的所述输出设备同步电台6的波形信息传送给所述接收设备主处理器14。
检波与对数放大器用于对工频隔离信号耦合电路输出的信号进行检波，同时对检波信号进行对数放大。作为实施例，可使用AD公司的AD8307芯片完成，实现80dB动态范围。对数放大器信号输出到AD采样端口。
作为实施例，A/D采样器10可使用14位高速模数转换芯片AD9240,可以覆盖对数放大器输出的动态范围。测量曲线显示器由仪器的软件完成。根据射频输出设备通过同步电台传输的工作状态、当前频率等参数，采集AD采样数据，对原始数据进行校准，显示位置量化后输出到显示屏。不断重复上述过程实现测量曲线的动态显示。
测试过程可获取阻抗、衰减量、噪声信号等数据，具体的判断依据是根据用户的具体需要而定，为了满足不同客户的不同需求，使用任意波形信号发生器1，可以测试任意不同波形的传输特性。
使用无线数传电台可以满足主从机的信息交互，电台不需要利用公共网络，如（GPRS等），使用的区域、时间等没有特别限制，且无信息延时等问题。
所述输出设备主处理器和接收设备主处理器的控制流程见图3、4所示。
本发明所述的设备能够在一个便携设备上实现记录电力线噪声，能够测量电力线接入阻抗、传输特性等信道参数。设备自动完成传输特性测试，而不需要人工参与。

Claims (3)

1.一种电力线传输特性测试设备，其特征是：由相互分离的射频输出设备和射频接收设备组成，
所述射频输出设备包括键盘显示模块（8）、输出设备主处理器（7）、输出设备同步电台（6）、和以信号流处理方向依次连接的：任意波形信号发生器（1）、功率放大器（2）、程控衰减器（3）、工频隔离信号耦合器（4），所述输出设备同步电台（6）、任意波形信号发生器（1）、功率放大器（2）、程控衰减器（3）的数据接口或控制端分别接收所述输出设备主处理器（7）输出的数据或控制信息，其中，所述输出设备主处理器（7）用于通过键盘显示模块（8）预先设定的所述射频输出设备的输出波形参数、输出信号衰减参数、输出设备同步电台（6）的同步参数，实现输出波形信号的生成、调理、并与所述射频接收设备实现信息无线自动交换；
所述射频接收设备包括键盘（12）、接受设备主处理器（14）、接收设备同步电台（13）、显示器（9）、和以信号流处理方向依次连接的：工频隔离信号耦合器（4）、检波与对数放大器（11）、A/D采样器（10），所述A/D采样器（10）和键盘（12）的信号输出到所述接受设备主处理器（14），所述显示器（9）显示所述接收设备主处理器（14）所输出的同步波形信号、接收波形信号和测试结果，所述接收设备同步电台（13）与所述接收设备主处理器（14）通过数据与控制线相互连接，用于将同步接收到的所述输出设备同步电台（6）的波形信息传送给所述接收设备主处理器（14）。
2.根据权利要求1所述的电力线传输特性测试设备，其特征是：所述输出设备同步电台（6）和接收设备同步电台（13）是传输频率220～240兆赫的无线数传电台。
3.根据权利要求1所述的电力线传输特性测试设备，其特征是：所述任意波形信号发生器（1）是基于FPGA的直接数字频率合成器。
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