CN110581720A - 一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置、系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置、系统及测试方法。测试装置包括屏蔽外壳、差模高频滤波模块、共模滤波模块、高压低频滤波模块、G.hn PLC插入接口、F电力线输出接口。测试系统包括一对上述测试装置，以及两台G.hn PLC设备、可调衰减器、二分配器、同轴电缆、频谱分析仪、流量测试仪。测试中F电力线输出接口连接可调衰减器，设置不同的衰减值对应测试出不同吞吐量的值，通过测试数据分析电力线衰减特性；通过连接频谱分析仪测试G.hn PLC调制频率带宽、信号电平强度、信噪比SN，通过频谱图分析电力线信号频谱特性；通过同轴模拟测试分析PLC电力线传输特性，有效解决G.hn PLC电力线高压不能接入仪器仪表测试的问题，提高测试生产过程安全性、可靠性。

Description

一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置、系统及测试方法

技术领域

本发明涉及G.hn PLC产品的生产、调试领域，具体涉及一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置及系统测试方法。

背景技术

G.hn PLC是一项基于电力线传输信号的设备，它使同一电路回路的家庭或小办公室透过既有的电源线路，建构区域网路，提供一种便捷、最安全的上网方式，有效延伸区域网路的涵盖范围。G.hn PLC是利用2M～80M频带范围传输信号的，在发送时，利用OFDM调制技术将用户以太网数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。G.hn PLC设备分局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。一般一对G.hn PLC电力线之间的回路不宜超过300M，不超过这个距离才能正常使用；由于电力线传输中有AC220V/50Hz高压，生产测试中无法直接用设备去验证G.hn PLC产品调制参数是否满足要求，所以为了能够安全生产、调试需要一种测试装置和方法，要求此测试装置能够把电压信号和调制信号分离开来，然后通过同轴线互连设备和仪器，达到安全生产、调试的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对G.hn PLC产品生产、调试存在的上述不足，提供一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置、系统及测试方法，有效解决G.hn PLC电力线高压不能接入仪器仪表测试的问题，实现G.hn PLC产品快速、安全的检测生产。

本发明为解决上述测试问题所采用的技术方案是：

一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置，包括屏蔽外壳、差模高频滤波模块、共模滤波模块、高压低频滤波模块、G.hn PLC插入接口、F电力线输出接口；共模滤波模块、差模高频滤波模块、G.hn PLC插入接口、高压低频滤波模块依次连接并设置于屏蔽外壳内，屏蔽外壳采用金属屏蔽外壳且测试时和保护地相连(防止外部干扰信号干扰G.hn PLC调制信号)，每个测试装置上设有3个F电力线输出接口，3个F电力线输出接口分别通过一个高压低频滤波模块对应连接G.hn PLC插入接口的L、N、PE端接线，G.hn PLC插入接口用于插设G.hn PLC设备，通过共模滤波模块、高压低频滤波模块实现AC220V/50Hz高压和2～80MHz的PLC调制信号(高频信号)分离，同时分离的PLC调制信号转为同轴线输出。

按上述方案，所述共模滤波模块采用共模电感和滤波电路，用于滤去AC220V/50Hz电力线中的共模干扰信号。

按上述方案，所述差模高频滤波模块采用差模电感和带通滤波电路，主要用于滤除2～80MHz的高频信号，并允许AC220V/50Hz交流电压信号通过，同时滤除线路中差模信号干扰。

按上述方案，所述高压低频滤波模块采用高压电容和低频滤波电路，主要用于滤除信号线中AC220V/50Hz交流高压低频信号，允许2～80MHz的高频信号通过。

本发明还提供了一种G.hn PLC电力线转同轴测试系统，包括两台上述G.hn PLC电力线转同轴测试装置，以及两台G.hn PLC设备、可调衰减器、二分配器、同轴电缆、频谱分析仪、流量测试仪，两台G.hn PLC设备分别插在两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置的G.hnPLC插入接口上，两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置之间通过F电力线输出接口、同轴电缆传输互连，同轴电缆上串接0～90dB可调衰减器，G.hn PLC电力线转同轴测试装置的3个F电力线输出接口中的任意一个接口串联二分配器，二分配器的一个OUT口连接频谱分析仪，两台G.hn PLC设备通过网线分别连接流量测试仪。

本发明还提供了一种上述G.hn PLC电力线转同轴测试系统的测试方法，包括如下步骤：

1)两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置接入AC220V/50Hz后G.hn PLC设备上电工作，两台G.hn PLC设备自动随机协商成Master(主)和Slave(从)状态，分别连接流量测试仪RJ45端口；

2)通过设置同轴电缆上可调衰减器不同的衰减值量化测试电力线衰减特性；

3)通过同轴电缆连接频谱分析仪测试G.hn PLC设备各种调制信号频谱量化分析测试电力线信号质量。

按上述方案，所述步骤2)量化测试电力线衰减特性具体包括：调整可调衰减器衰减值按5dB递增，分别测试0、5、10…90dB点衰减值G.hn PLC对应的网络数据(G.hn PLC数据信号)吞吐量，根据吞吐量的值及同轴线上的衰减数值判断量化网络数据在电力线上的传输距离，以及传输一定距离时的吞吐量性能，从而分析判断G.hn PLC设备产品性能指标。

按上述方案，所述步骤3)量化分析测试电力线信号质量具体包括：

31)在3个F电力线输出接口中的任意一个输出接口的同轴电缆上串接二分配器，二分配器其中一个分配口(OUT口)连接频谱分析仪，通过频谱图查看调制信号频率范围，以及调制信号带宽之外是否有其他干扰信号源频谱，通过频谱参数量化分析调制信号质量是否满足标准；

32)通过二分配器测试G.hn PLC调制信号电平强度，通过电平强度频谱图判断调制信号带宽内各个频点的信号强度是否一致，所有的频点电平强度是否满足标准要求；

33)设置频谱分析仪参数，把频谱分析仪测试页面调整到SN测试项，测试调制信号的信噪比SN，调整衰减值，观察SN的变化，通过SN的变化分析G.hn PLC设备电力线抗噪声干扰特性；

34)将二分配器串接在其他两根同轴电缆上，测试分析上述频谱图变化，通过对比测试分析G.hn PLC调制信号频谱特性。

本发明的有益效果：

1、本发明实现产线、调试中快速测试G.hn PLC信号特性，能够检测G.hn PLC产品调制信号质量、电平强度、调制频谱、SN，通过这些参数控制产品生产质量、效率，找到不良产品不合格参数的原因；

2、通过测试装置隔离AC220V/50Hz高压和2～80MHz高频信号后，电力线上的2～80MHz高频调制信号转换到同轴电缆上，实现方便、安全连接频谱分析仪进行测试；同轴电缆传输2～80MHz高频G.hn PLC调制信号，可安全连接测试仪器仪表，测试G.hn PLC调制信号在同轴电缆线上的衰减特性、信号电平强度、信号频率带宽、信号信噪比SN；G.hn PLC设备通过网线连接流量测试仪测试吞吐量。

附图说明

图1是本发明G.hn PLC电力线转同轴测试装置架构图；

图2是本发明G.hn PLC电力线转同轴测试系统的连接示意图；

图3是本发明G.hn PLC测试系统F输出连接不同衰减值时吞吐量测试连接示意图；

图4是本发明G.hn PLC测试系统调制信号电平强度、频率宽度、SN测试连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的测试方法进行清楚、完整地描述，该方法分为几个步骤，各个步骤所描述的仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明G.hn PLC电力线转同轴测试装置的架构图，包括屏蔽外壳、差模高频滤波模块、共模滤波模块、高压低频滤波模块、G.hn PLC插入接口、F电力线输出接口；共模滤波模块、差模高频滤波模块、G.hn PLC插入接口、高压低频滤波模块依次连接并设置于屏蔽外壳内。

每个测试装置上设有3个F电力线输出接口，3个F电力线输出接口分别通过一个高压低频滤波模块对应连接G.hn PLC插入接口的L、N、PE端接线，G.hn PLC插入接口用于插设G.hn PLC设备，通过共模滤波模块、高压低频滤波模块实现AC220V/50Hz高压和2～80MHz的PLC调制信号分离(即将交流高压信号与高频数据信号分离)，同时分离的PLC调制信号转为同轴线输出。AC220V/50Hz输入经过测试装置内部共模滤波模块和差模高频滤波模块后给G.hn PLC设备供电，G.hn PLC设备工作后经过测试装置内部高压低频滤波模块滤波后通过测试装置3个同轴F输出接口输出G.hn PLC 2～80MHz的调制信号。

对于G.hn PLC电力线转同轴测试装置，包括但不限于以下场景：

1.测试装置适用于G.hn PLC调制信号测试，通过调制装置频谱分析仪可以测试调制信号各种频谱图，方便调制信号质量分析；

2.测试装置必须是金属屏蔽外壳，防止外部干扰信号干扰G.hn PLC调制信号；

3.测试装置内部必须做好接地防护，屏蔽外壳测试时必须和保护地相连，有利于安全生产、调试；

4.共模滤波模块采用共模电感和滤波电路，用于滤去AC220V/50Hz电力线中的共模干扰信号；差模高频滤波模块采用差模电感和带通滤波电路，主要用于滤除2～80MHz的高频信号，并允许AC220V/50Hz交流电压信号通过，同时滤除线路中差模信号干扰；高压低频滤波模块采用高压电容和低频滤波电路，主要用于滤除信号线中AC220V/50Hz交流高压低频信号，允许2～80MHz的高频信号通过。

基于上述图1提供的G.hn PLC电力线转同轴测试装置，为了进一步测试G.hn PLC调制信号的信号特性，按图2搭建G.hn PLC电力线转同轴测试系统环境，包括2台图1所示的G.hn PLC电力线转同轴测试装置，以及两台G.hn PLC设备、可调衰减器、二分配器、同轴电缆、频谱分析仪、流量测试仪，两台G.hn PLC设备接入测试装置，分别插在两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置的G.hn PLC插入接口上，两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置之间通过F电力线输出接口、同轴电缆线传输互连，G.hn PLC电力线转同轴测试装置的3个F电力线输出接口中的任意一个接口串联二分配器，二分配器的一个OUT口连接频谱分析仪，两台G.hn PLC设备通过网线分别连接流量测试仪。本发明G.hn PLC电力线转同轴测试系统的测试方法，包括如下步骤：

1)两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置接入AC220V/50Hz后G.hn PLC设备上电工作，两台G.hn PLC设备自动随机协商成Master(主)和Slave(从)状态，分别连接流量测试仪RJ45端口；

2)通过设置同轴电缆上可调衰减器不同的衰减值，量化测试电力线衰减特性，如图3所示，具体包括：调整可调衰减器衰减值按5dB递增，分别测试0、5、10…90dB点衰减值的吞吐量，以衰减值对应吞吐量，根据吞吐量的值判断量化电力线的传输距离，以及传输一定距离时的吞吐量性能，从而分析判断G.hn PLC设备产品性能指标；

3)通过同轴电缆连接频谱分析仪测试G.hn PLC设备各种调制信号频谱量化分析测试电力线信号质量，如图4所示，测试系统进一步验证G.hn PLC调制信号频谱：

31)在图3的基础上，在其中一条同轴电缆上串接二分配器，二分配器其中一个分配口连接频谱分析仪，通过频谱图查看调制信号频率范围，以及调制信号带宽之外是否有其他干扰信号源频谱，通过频谱图判断调制信号质量是否满足标准；

32)通过二分配器测试信号电平强度，通过电平强度频谱图判断调制信号带宽内各个频点的信号强度是否一致，所有的频点电平强度是否满足标准要求；

33)设置频谱分析仪参数，把频谱分析仪测试页面调整到SN测试项，测试调制信号的信噪比SN，调整衰减值观察SN的变化，通过SN的变化分析G.hn PLC设备电力线抗噪声干扰特性；

34)将二分配器串接在其它两根同轴电缆上，测试分析上述频谱图变化，通过对比测试分析G.hn PLC调制信号频谱特性。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的测试系统并不一定是实施本人发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施例中的系统可以按照实施例描述进行连接测试中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的系统中。例如：

通过设置不同的衰减值生成的频谱分析得出G.hn PLC调制频带宽度是否正常，分析在电力线中传输一段距离后频谱带宽是否有变化；

通过设置不同的衰减值生成的频谱分析得出G.hn PLC调制信号电平强度是否正常，分析在电力线中传输一段距离后频谱信号强度是否正常；

通过设置不同的衰减值生成的频谱分析得出G.hn PLC调制信噪比是否正常，分析在电力线中传输一段距离后信噪比的变化表；

通过设置一个固定的衰减值，对应一个正常标准的吞吐量数值、信号电平强度值、调制频率带宽值、SN值，通过和正常标准比较判断产品是否符合要求。

上述本发明实施例步骤仅仅为了描述，不代表实施例的先后。

Claims (8)

1.一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置，其特征在于，包括屏蔽外壳、差模高频滤波模块、共模滤波模块、高压低频滤波模块、G.hn PLC插入接口、F电力线输出接口；共模滤波模块、差模高频滤波模块、G.hn PLC插入接口、高压低频滤波模块依次连接并设置于屏蔽外壳内，屏蔽外壳采用金属屏蔽外壳且测试时和保护地相连，每个测试装置上设有3个F电力线输出接口，3个F电力线输出接口分别通过一个高压低频滤波模块对应连接G.hn PLC插入接口的L、N、PE端接线，G.hn PLC插入接口用于插设G.hn PLC设备，通过共模滤波模块、高压低频滤波模块实现AC220V/50Hz高压和2～80MHz的PLC调制信号分离，同时分离的PLC调制信号转为同轴线输出。

2.根据权利要求1所述的一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置，其特征在于，所述共模滤波模块采用共模电感和滤波电路，用于滤去AC220V/50Hz电力线中的共模干扰信号。

3.根据权利要求1所述的一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置，其特征在于，所述差模高频滤波模块采用差模电感和带通滤波电路，主要用于滤除2～80MHz的高频信号，并允许AC220V/50Hz交流电压信号通过，同时滤除线路中差模信号干扰。

4.根据权利要求1所述的一种G.hn PLC电力线转同轴测试装置，其特征在于，所述高压低频滤波模块采用高压电容和低频滤波电路，主要用于滤除信号线中AC220V/50Hz交流高压低频信号，允许2～80MHz的高频信号通过。

5.一种G.hn PLC电力线转同轴测试系统，其特征在于，包括两台上述权利要求1～4任意一项所述的G.hn PLC电力线转同轴测试装置，以及两台G.hn PLC设备、可调衰减器、二分配器、同轴电缆、频谱分析仪、流量测试仪，两台G.hn PLC设备分别插在两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置的G.hn PLC插入接口上，两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置之间通过F电力线输出接口、同轴电缆传输互连，同轴电缆上串接0～90dB可调衰减器，G.hn PLC电力线转同轴测试装置的3个F电力线输出接口中的任意一个接口串联二分配器，二分配器的一个OUT口连接频谱分析仪，两台G.hn PLC设备通过网线分别连接流量测试仪。

6.根据权利要求5所述的一种G.hn PLC电力线转同轴的测试系统的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)两台G.hn PLC电力线转同轴测试装置接入AC220V/50Hz后G.hn PLC设备上电工作，两台G.hn PLC设备自动随机协商成Master和Slave状态，分别连接流量测试仪RJ45端口；

2)通过设置同轴电缆上可调衰减器不同的衰减值量化测试电力线衰减特性；

3)通过同轴电缆连接频谱分析仪测试G.hn PLC设备各种调制信号频谱量化分析测试电力线信号质量。

7.根据权利要求6所述的G.hn PLC电力线转同轴的测试系统的测试方法，其特征在于，所述步骤2)量化测试电力线衰减特性具体包括：调整可调衰减器衰减值按5dB递增，分别测试0、5、10…90dB点衰减值G.hn PLC对应的网络数据吞吐量，根据吞吐量的值及同轴线上的衰减数值判断量化网络数据在电力线上的传输距离，以及传输一定距离时的吞吐量性能，从而分析判断G.hn PLC设备产品性能指标。

8.根据权利要求6所述的G.hn PLC电力线转同轴的测试系统的测试方法，其特征在于，所述步骤3)量化分析测试电力线信号质量具体包括：

31)在3个F电力线输出接口中的任意一个输出接口的同轴电缆上串接二分配器，二分配器其中一个分配口连接频谱分析仪，通过频谱图查看调制信号频率范围，以及调制信号带宽之外是否有其他干扰信号源频谱，通过频谱参数量化分析调制信号质量是否满足标准；

32)通过二分配器测试G.hn PLC调制信号电平强度，通过电平强度频谱图判断调制信号带宽内各个频点的信号强度是否一致，所有的频点电平强度是否满足标准要求；

33)设置频谱分析仪参数，把频谱分析仪测试页面调整到SN测试项，测试调制信号的信噪比SN，调整衰减值观察SN的变化，通过SN的变化分析G.hn PLC设备电力线抗噪声干扰特性；

34)将二分配器串接在其他两根同轴电缆上，测试分析上述频谱图变化，通过对比测试分析G.hn PLC调制信号频谱特性。