CN114710183A - 一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法。其测试方法步骤是：步骤1：将测试主机、测试从机接入被测低压电力线两端，测试主机生成测试信号；步骤2：测试主机将生成的测试信号一路发送至电力线信道中，另一路进入主机信号处理单元实现能量检测、增益控制，发送电压自适应调节；步骤3：测试从机通过模拟信号处理单元对经低压电力线衰减后的信号进行处理，实现信号同步及测试数据保存；步骤4：PC端处理程序通过对比测试主机、从机采样数据获得被测低压线路信号衰减值；步骤5：将测试频段内不同组子载波组成的测试信号依次执行步骤1~步骤4即可完成低压线路全频带信道衰减特性测试。

Description

一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法。

背景技术

随着智能电网建设工程在全国范围内的大面积展开，低压电力线载波通信技术凭借其低压配电网覆盖范围广、通信线路建设完善以及通信线路牢固可靠等优势，成为推动智能电网建设的重要技术力量之一。但电力线最初主要是用于电能的传输，本身并不是为通信而设计，因此其通信可靠性仍有待提高。由于低压配网面向所有用电客户，导致随时都会有不同的用电负载接入。负载的接入切出，使得信号在电力线上产生反射、折射现象，导致信号的衰减。以及信号在电力线中传播时，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，都会造成电力线载波信号的衰减。因此，对电力线信道中的衰减特性进行测试及分析具有重要的意义。

自电力线载波技术兴起以来，科研人员已经对电力线信道中衰减特性测试进行了大量的研究，并得出信道衰减特性随距离和频率的升高而增加，且随着不同时刻负载接入的不同，信号衰减特性会产生强烈的变化。目前通常采用的测试方法主要是频点电压对比法，采用该方法测试时，存在两点缺陷：其一，当正弦信号通过耦合单元到电力线后，存在阻抗不匹配现象，导致每次发射端信号电压值不稳定，在计算当前频率下的衰减值时存在误差；其二，传统的测试方法发送信号为单频正弦信号，发送效率较低。因此，为提高发送端信号发送效率以及衰减测试的准确度成为电力线信道衰减特性测试的主要研究方向之一。

发明内容

本发明为解决上述现有衰减测试方法的不足，提出了一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法，该方法中测试主机可发送不同频段测试信号且信号电压值自适应，这不仅提高了测试信号发送效率，同时也使衰减测试结果更具有可靠性。

一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法，包括以下步骤：

步骤1：将测试主机、测试从机接入被测低压电力线两端，测试主机生成测试信号；

步骤2：测试主机将生成的测试信号一路发送至电力线信道中，另一路信号进入主机信号处理单元实现能量检测、增益控制，发送电压自适应调节；

步骤3：测试从机通过模拟信号处理单元对经过低压线路衰减后的信号进行处理，实现信号同步及测试数据保存；

步骤4：PC端处理程序通过对比测试主机、从机采样数据的能量值即可获得被测线路信号衰减值；

步骤5：将测试频段内不同组子载波组成的测试信号依次执行步骤1~步骤4即可完成全频带信号衰减特性测试。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法中，其一，测试主机发送的测试信号由前导序列生成，其频率可覆盖700KHz~12MHz，在此频段内可根据起始频率及截止频率的选择得到不同频段内的测试信号。其生成方式由该频段内不同频点的相位值以及IFFT运算即可实现，实现过程简单且避免了传统衰减测试方法每次发送单一频率信号的缺陷，提高了测试效率；其二，测试主机的测试通道模拟处理单元可实现发送信号电压自动调节功能，使发送测试信号电压趋于稳定，有利于提高衰减结果测量的准确性。

附图说明

附图是本发明的实施例，用来进一步理解和解释本发明，因此不应被当作是对本发明的限制。

图1是总体流程图。

图2是测试平台功能框图。

图3是测试信号调整过程中馈网电压变化图。

图4是信道衰减67dB时测试结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图说明对本发明做进一步详细说明。

本实施例涉及一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法，其具体参数设置描述如下：发送测试信号频带范围覆盖700KHz~12MHz，起始子载波编号29，截止子载波编号491，测试子载波个数33个，测试序列长度为1024点，实际需求馈网电压值为10Vpp，扩频前导100个，测试前导个数400个。

实施例的衰减测试方法中，结合附图1具体测试过程包括以下步骤：

步骤1：将衰减测试主机、从机接入被测低压电力线两端，并在主机、从机上安装GPS模块用于二者之间授时同步。

步骤2：测试信号生成。

结合附图2中的部分①，测试信号由扩频前导及测试前导两部分组成，扩频前导100组，测试前导400组组成要发送的测试信号。扩频前导由FPGA部分添加，用于测试从机实现信号同步；测试前导用于计算该频段内信号衰减值，由PC端上位机生成：利用起始频率及截止频率的取值确定测试信号的频带范围，在该范围内每一个频点对应不同的子载波编号，共N个子载波(N>33)，将所有子载波以 33个为一组进行划分，得到L组子载波数据(若N为33的整数倍，L表示N/33 的结果；若N不能整除33，L表示N/33的结果向上取整)，并根据公式

生成L组测试前导。其中，n∈(0,N-1)，

N取1024点：即将每一组33个子载波个数扩充至1024个，并计算每个子载波所对应的相位值

C表示可用子载波集合。

步骤3：测试信号电压自适应调节。

当步骤1中生成的测试信号发出后，一路信号首先经2倍上采样模块处理，然后经过数模转换单元以及功率放大单元发送到电力线信道中；另一路信号进入发送电压自适应调节模块，结合附图2中的部分②，该部分包括：ADC模块、2倍下采样模块、信号能量值计算模块、AGC控制模块以及输出功率控制模块。信号首先作为ADC模块的输入进行模数转换，得到的输出信号采样频率100MHz，而输出功率的控制模块采样频率为50MHz，所以应将ADC输出信号进行2倍下采样同时计算下采样后信号的能量值，此时得到的能量值与功率放大单元实际输出的能量值存在偏差，将该偏差值作为AGC控制增益模块的输入，得到AGC控制字传递到输出功率控制模块，并根据实际馈网电压需求(10Vpp)进行自适应调节测试信号电压。在电压调节过程中采用150个前导信号，包括100个扩频前导及50个测试前导，电压调节结果结合附图3，横轴表示信号包含的点数，纵轴表示当前信号电压的幅值。可以看出，扩频前导信号馈网后电压峰峰值约为14Vpp左右，测试前导信号馈网后电压峰峰值约为13Vpp左右，需要注意的是，由于每组测试前导子载波序号不同，导致馈网后电压峰峰值存在差异，但调节后的测试前导信号峰峰值均稳定在10Vpp左右，实现了发送端测试信号馈网电压自适应调节过程。

步骤4：测试信号接收及衰减值计算。

结合附图2从机部分，该部分包括：ADC模块、直流补偿模块、2倍下采样模块、能量计算模块、AGC控制模块、接收信号同步以及衰减值计算模块。当测试信号经传输后到达测试从机，首先经ADC模块将信号进行模数转换同时对转换后的信号进行直流补偿，此时，信号采样频率为100MHz，为了计算信号的能量值先将其2倍降采样处理，降采样后的信号一路进行能量值计算到AGC控制模块，实现接收信号电压调节；另一路再次进行2倍下采样并将下采样后的信号送入同步及衰减值计算模块：首先将信号与本地扩频前导进行相关运算，在相关结果中以第一个点为起点，长度为1024点，依次取四组相关数据并从四组数据中找到最大值所对应的点

(

均属于0~1024之间)，将该组最大值点中的众数作为从机接收信号的同步点，利用该同步点及扩频前导与测试前导的个数确定测试前导信号的位置，将该信号进行FFT运算得到相应能量值，与测试主机发送测试信号的能量值相减，最终得到不同频点对应的衰减结果。

为了更加直观的说明本发明的性能，将实施例的衰减测试方法进行仿真实验分析。设定测试信号通过电力线衰减为67dB，其它参数保持不变且测试的频带范围为700KHz~12MHz，结合附图4对测试结果进行分析，图中横轴表示信号的频率，纵轴表示测试从机接收信号的衰减值即：图4描述了测试信号在不同频点处衰减值的变化情况。可以看出，对于信道衰减为67dB的情况下，测试误差在±2dB以内波动，在可接受范围内。实施例在有效提高测试信号发送效率的情况下，测试结果较为准确，是一种较优的衰减测试方法。

上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将测试主机、测试从机接入被测低压电力线路两端，测试主机生成测试信号；

步骤2：测试主机将生成的测试信号一路发送至电力线信道中，另一路信号进入主机信号处理单元实现能量检测、增益控制，自适应调节发送信号能量；

步骤3：测试从机通过模拟信号处理单元对经过低压电力线路衰减后的信号进行处理，实现信号同步及测试数据保存；

步骤4：PC端处理程序通过对比测试主机、从机的采样数据获得被测低压线路信号衰减值；

步骤5：将测试频段内不同组子载波组成的测试信号依次执行步骤1~步骤4即可完成低压线路全频带信道衰减特性测试。

2.根据权利要求1中所述的一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法，其特征在于，所述步骤1中测试信号范围可覆盖700KHz~12MHz，并且在该范围内可发送任意频段测试信号，测试信号所在频段范围内，每一个频点对应不同的子载波编号，共N个子载波，将所有子载波以33个为一组进行划分，得到L组子载波数据，生成L组测试信号。

3.根据权利要求1中所述的一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法，其特征在于，所述步骤2中电压自适应调节过程：测试信号进入测试主机数字模拟转换单元，输出的数字信号进入能量检测模块，将能量检测结果与功率放大后信号能量的差值作为AGC增益控制模块的输入，得到AGC控制字传递到输出功率控制模块，并结合实际馈网电压需求进行电压自适应调节。

4.根据权利要求1中所述的一种低压线路载波通信信号衰减特性测试方法，其特征在于，所述步骤3中从机接收信号后将其与本地信号进行相关运算，确定同步点的位置：在相关结果中以第一个点为起点，长度为1024点，依次取四组相关数据并从四组数据中找到最大值所对应的点

，将该组最大值点中的众数作为从机接收信号的同步点，利用该同步点及扩频前导与测试前导的个数确定测试前导的位置。

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