CN108347264A - 电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备。其包括上位机、微控制器、功率放大电路、继电器组、模拟阻抗电路组以及滤波电容组。微控制器与上位机之间进行数据通信。微控制器的对应管脚根据上位机的指令输出高低电平，电平信号经功率放大电路进行功率放大，驱动继电器组的触点闭合或断开。模拟阻抗电路组中每个模拟阻抗电路由电阻和电容串联构成并且每个模拟阻抗电路与继电器组的一部分继电器一一对应相连。滤波电容组中每个滤波电容与继电器组的另一部分继电器一一对应相连，用于过滤低频信号。该阻抗变换设备可以更加真实模拟实际场景阻抗特性，提高电力线宽带载波通信测试的准确度和全面性，降低测试成本。

Description

电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备。
背景技术
电力线宽带载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，不需要重新架设网络，只要有电线就能进行数据传递，非常适合低压用电领域。目前很多厂家已经陆续推出了基于宽带载波通信技术的产品。
在电力线宽带载波通信测试环节，需要阻抗设备来模拟实际场景下的阻抗特性。目前现有的电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗设备主要是直接选用大功率的电阻、大容量的电感和电容的方式实现，并且阻抗是固定值。这样会存在以下缺点：1，阻抗在模拟射频信号在电力线上损耗的同时，也在低频交流电上消耗了大量的有功功率和无功功率，造成了资源浪费。2，阻抗是一个固定值，不能模拟实际场景中的单个负载阻抗变化以及不同负载，进而影响电力线宽带载波通信测试的精确性和全面性。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备，其用于更加真实全面的模拟电力线宽带载波通信实际场景的阻抗特性。
为实现上述目的，本发明提供了一种电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备。所述阻抗变换设备包括上位机、微控制器、功率放大电路、继电器组、模拟阻抗电路组以及滤波电容组。上位机用于数据通信。微控制器与上位机电性连接，通过串口协议与上位机之间进行数据通信，所述微控制器的多个管脚输出高电平或低电平信号。功率放大电路具有多个输入管脚和多个输出管脚，其各个输入管脚与所述微控制器的输出端各管脚一一对应连接，将所述微控制器的多个管脚的输出电平信号进行功率放大。继电器组包括多个继电器，每个所述继电器的输入端与所述功率放大电路的多个输出管脚一一对应连接，所述继电器接收所述功率放大电路相应管脚的信号后，该继电器的触点闭合或打开。模拟阻抗电路组包括多个模拟阻抗电路，每个所述模拟阻抗电路由电阻和电容串联构成，并且每个所述模拟阻抗电路与继电器组的一部分继电器的输出端一一对应相连，用于模拟实际场景下的阻抗特性。滤波电容组包括多个滤波电容，所述滤波电容组中每个滤波电容与所述继电器组的另一部分继电器的输出端一一对应相连，用于过滤低频信号。
优选地，上述技术方案中，所述继电器的触点闭合使所述模拟阻抗电路组或所述滤波电容组接入所述宽带载波通信电路上。所述继电器的触点断开使所述模拟阻抗电路组或所述滤波电容组断开与所述宽带载波通信电路的连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1，引入滤波电路，降低功耗，节约成本。
2，可以变换阻抗值，可以模拟实际场景中的单个负载阻抗变化以及不同负载，进而提高电力线宽带载波通信测试的准确度和全面性。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备的电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
电力线宽带载波通信测试中的阻抗变换设备的设计原理如下：
电力线上的阻抗可等效为电阻、电感和电容的串联模式。等效阻抗关系式如下：
Z＝ZR+ZL+ZC＝R+jωL+1/jωC＝R+j2πfL+1/j2πfC
电力线载波信号的频率为2MHz～12MHz，交流电的频率为50Hz，两者频率相差40000倍以上，可选取合适的电阻和电容组成高通滤波器，使高频PLC信号几乎无衰减的通过，但低频(50Hz)交流电信号几乎滤掉。因此关系式中f只表示PLC信号的频率。
电力线载波信号通信频率较高，电力线上感性阻抗ZL远大于电阻ZR和容性阻抗ZC，故ZL对射频信号的影响可以忽略。因此电力线上的阻抗可等效为只有电阻和电容串联的模式，忽略感性阻抗的影响。等效阻抗关系式可简化为：
Z＝ZR+ZC＝R+1/j2πfC
由于低频交流电信号(50Hz)被滤除，而PLC信号的发射功率为25dBm(320mW)，这样流过电阻和电容的电流也比较小。故可以使用继电器直接对阻抗进行切换。
图1是根据本发明一实施方式的电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备的电路图。
该阻抗变换设备包括微控制器11、功率放大电路12、继电器(K1～K6)、电阻(R1～R3)以及电容(C1～C6)。微控制器11与上位机10通过串口协议进行数据通信。微控制器11的对应管脚根据上位机10的指令输出高低电平，电平信号经功率放大电路12进行功率放大，驱动继电器的触点闭合或断开。
当继电器的触点闭合时，电阻(R1～R3)和电容串联电路(C1～C3)接入电力线载波通信电路的两端。当继电器的触点断开时，电阻(R1～R3)和电容串联电路(C1～C3)断开电力线载波通信电路的两端。这样就实现了阻抗的变换。
当继电器的触点闭合或断开时，滤波电容(C4～C6)接入或者断开电力线载波通信电路的两端，从而过滤低频信号，降低功耗。
通过试验验证来选取电阻和电容的典型特征值。
电力线载波通信电路测试中的阻抗变换设备引入滤波电路，降低功耗，节约成本。电力线载波通信电路测试中的阻抗变换设备可以变换阻抗值，可以模拟实际场景中的单个负载阻抗变化以及不同负载，进而提高电力线宽带载波通信测试的准确度和全面性。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (2)

1.一种电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备，该阻抗变换设备的两端接在宽带载波通信电路上，其特征在于，所述阻抗变换设备包括：
上位机，用于数据通信；
微控制器，与上位机电性连接，通过串口协议与上位机之间进行数据通信，所述微控制器的多个管脚输出高电平或低电平信号；
功率放大电路，其具有多个输入管脚和多个输出管脚，该功率放大电路的各个输入管脚与所述微控制器的输出端各管脚一一对应连接，将所述微控制器的多个管脚的输出电平信号进行功率放大；
继电器组，包括多个继电器，每个所述继电器的输入端与所述功率放大电路的多个输出管脚一一对应连接，所述继电器接收所述功率放大电路相应管脚的信号后，该继电器的触点闭合或打开；
模拟阻抗电路组，包括多个模拟阻抗电路，每个所述模拟阻抗电路由电阻和电容串联构成，并且每个所述模拟阻抗电路与继电器组的一部分继电器的输出端一一对应相连，用于模拟实际场景下的阻抗特性，以及
滤波电容组，包括多个滤波电容，所述滤波电容组中每个滤波电容与所述继电器组的另一部分继电器的输出端一一对应相连，用于过滤低频信号。
2.根据权利要求1所述的电力线宽带载波通信测试电路中的阻抗变换设备，其特征在于，所述继电器的触点闭合使所述模拟阻抗电路组或所述滤波电容组接入所述宽带载波通信电路上，所述继电器的触点断开使所述模拟阻抗电路组或所述滤波电容组断开与所述宽带载波通信电路的连接。
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