CN201789501U - 一种应用于低压集中抄表的窄带载波衰减装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用于低压集中抄表的窄带载波衰减装置，涉及一种载波衰减装置。本实用新型的结构是PC上位机、通讯电路、控制逻辑电路和高频衰减电路前后依次连接，按键和控制逻辑电路连接，通过程序控制实现对载波信号衰减幅度的切换；载波信号输入端、第1阻抗匹配电路、低通高阻滤波电路、第2阻抗匹配电路和载波信号输出端前后依次连接，载波信号输入端、高频衰减电路和载波信号输出端前后依次连接，实现了对载波输入信号的衰减。本实用新型能程控实现载波档位的切换，易于扩展，能长期可靠和稳定地工作；能在80kHz～1MHz的频段范围内的信号实现统同一档位的衰减；适用于对低压载波集中抄表终端及智能载波电能表的通信衰减性能的检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种载波衰减装置，尤其涉及一种应用于低压集中抄表的窄带载波衰减装置。具体地说，本实用新型涉及对电子设备载波信号衰减的检测，尤其涉及对低压载波集中抄表终端（包括集中器和采集器）及智能载波电能表的通信衰减性能的检测。
背景技术
目前，通用载波衰减装置只能针对某个频段的载波进行衰减，且不能通过程序控制载波衰减的幅度，可扩展性较差。
应用于电力低压集中抄表系统的载波通信芯片，由于不同的生产厂家有各自不同的载波调制频点，且有各自不同的衰减能力。随着近年来低压载波集中抄表终端和智能载波电能表的全面推广应用，提出了对载波抄表终端和智能载波电能表的载波通信性能的检测。
通用载波衰减装置无法满足低压集中抄表的载波衰减通信性能的检测。
发明内容
本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种应用于低压集中抄表的窄带载波衰减装置。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型包括工作对象被测设备的载波信号输入端；
设置有PC上位机、通讯电路、按键、控制逻辑电路、第1阻抗匹配电路、低通高阻滤波电路、高频衰减电路、第2阻抗匹配电路和载波信号输出端；
PC上位机、通讯电路、控制逻辑电路和高频衰减电路前后依次连接，按键和控制逻辑电路连接，通过程序控制实现对载波信号衰减幅度的切换；
载波信号输入端、第1阻抗匹配电路、低通高阻滤波电路、第2阻抗匹配电路和载波信号输出端前后依次连接，载波信号输入端、高频衰减电路和载波信号输出端前后依次连接，实现了对载波输入信号的衰减。
本实用新型的工作原理是：
1、控制部分
PC上位机通过通讯电路发送档位切换命令给控制逻辑电路，控制逻辑电路根据从上位机得到的指令完成载波档位的切换；按键则是由使用者和控制逻辑电路的人机交互方式，可通过按键直接切换档位。
2、载波衰减部分
载波衰减部分又由低通高阻电路和高频衰减电路组成。
由于两部分电路都有各自的幅频特性曲线，因此两个部分电路在组网时会互为负载，引起整个电路幅频特性的变化；因此在低通高阻电路的前、后又增加了第1、2阻抗匹配电路，用于改善整个电路的组网特性。
被测设备的载波信号由工频信号和高频信号叠加而成。当载波信号从载波信号输入端通过低通高阻电路之后，工频信号可顺利通过，而高频信号则会被衰减干净；当载波信号从载波信号输入端通过高频衰减电路后，可实现0DB、40DB、50DB、60DB、70DB或80DB六选一的衰减。
经高频衰减后信号与工频信号相互叠加形成载波信号输出，从而实现了对载波输入信号的衰减。
本实用新型具有下列优点和积极效果：
①能程控实现载波档位的切换，易于扩展，控制逻辑电路有较好的电气隔离特性，能长期可靠和稳定地工作；
②能使在80kHz～1MHz的频段范围内的信号，实现同一档位的衰减且误差控制在±2DB。
③适用于对低压载波集中抄表终端及智能载波电能表通信衰减性能的检测。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
其中：
10—PC上位机；
20—通讯电路；
30—按键；
40—控制逻辑电路；
50—第1阻抗匹配电路；
60—低通高阻滤波电路；
70—高频衰减电路，
71—０DB衰减， 72—40DB衰减， 73—50DB衰减，
74—60DB衰减， 75—70DB衰减， 76—80DB衰减；
80—第2阻抗匹配电路
A—载波信号输入端；
B—载波信号输出端。
图2是专用测试软件流程图；
图3是第1、2阻抗匹配电路的原理图；
图4是高频衰减网络40DB幅频特性图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
一、总体
如图1，本实用新型包括被测设备的载波信号输入端A；
设置有PC上位机10、通讯电路20、按键30、控制逻辑电路40、第1阻抗匹配电路50、低通高阻滤波电路60、高频衰减电路70、第2阻抗匹配电路80和载波信号输出端B；
其连接关系如下：
PC上位机10、通讯电路20、控制逻辑电路40和高频衰减电路70前后依次连接，按键30和控制逻辑电路40连接，通过程序控制实现对载波信号衰减幅度的切换；
载波信号输入端A、第1阻抗匹配电路50、低通高阻滤波电路60、第2阻抗匹配电路90和载波信号输出端B前后依次连接，载波信号输入端A、高频衰减电路70和载波信号输出端B前后依次连接，实现了对载波输入信号的衰减。
二、功能块
1、PC上位机10
PC上位机10是一种常用的电脑，配置有专用的测试软件。专用测试软件由DELPHI高级计算机语言编写，通过通讯电路20发送档位切换命令给控制电路40，实现衰减档位切换的程序控制。
专用测试软件流程如图2所示，包括下列步骤：
①待机1；
②命令2，是则进入下一步骤，否则等待命令；
③判断3；
④切换4。
2、通讯电路20
通讯电路20由高性能ZT232电平转换芯片组成，完成串口232电平到TTL电平的转换，通讯方式可选择RS232或RS485。
主要作用：实现PC上位机10中RS232串口电平与控制电路40中TTL电平的转换。
3、按键30
按键30是一种常用按键。
4、控制逻辑电路40
控制逻辑电路40是一种常用的模块，由CPU、外围隔离电路和切换电路组成，有上市产品。当CPU接收到PC上位机10发送的命令或检测到按键30的输入信号时，经外围隔离电路驱动后，由切换电路完成控制逻辑功能。
5、第1、2阻抗匹配电路50、80
如图3，第1、2阻抗匹配电路50、80是一种由第1、2电感L1、L2和第1、2电容C1、C2组成的桥路；
第1电容C1的两端分别与第1、2电感L1、L2的一端连接，第2电容C2的两端分别与第1、2电感L1、L2的另一端连接。
随着频率的增加呈现出不同的输入阻抗，由容抗特性公式Rc=1/jwc,可以得到：频率越高输入阻抗越小。
第1阻抗匹配电路50主要用于匹配低通高阻电路60，第2阻抗匹配电路80主要用于匹配高频衰减电路70。
6、低通高阻电路60
低通高阻电路60是一种常用的滤波电路，采用两级LC选频电路，使50Hz的工频信号可以通过,阻断电力载波的高频信号，实现对高频载波信号的隔离。
7、高频衰减电路70
高频衰减电路70包括相互并联的六个模块0DB衰减71、40DB衰减72、50DB衰减73、60DB衰减74、70DB衰减75和80DB衰减76，由控制逻辑电路40进行六选一。
上述模块是一种二端网络，其结构是一种常用的高通滤波电路，通过改变接入的电阻来改变电路的频率特性使其完成对高频信号的衰减；在80kHz～1MHz信号变化范围内，3～5欧姆输入阻抗情况下，实现小于2DB误差范围内的衰减。
通过逻辑控制电路40发来的控制信号，接入不同的衰减档位，完成高频载波信号0DB、40DB、50DB、60DB、70DB、80DB六个档位的衰减。
三、实验情况
现以衰减40DB为例描述实验情况，其它依此类推。
１、实验内容：测量衰减装置在40DB衰减档位的精度。
２、实验仪器：衰减装置、TDS210示波器、AFG3201信号发生器和频谱仪。
３、测量方法：
1）在衰减装置上加入载波频率在80kHz～1MHz范围的电压信号，把衰减装置切换到40DB档位，将载波信号从衰减装置的载波信号输入端A输入并记录数值，用示波器测量衰减装置的载波信号输出端B的输出信号幅度并记录数值，计算测量结果。
2）在阻抗匹配的情况下，用频谱仪绘制出衰减装置的幅频特性曲线与测量结果进行比对。
4、测量过程
1）将信号发生器调节到输出阻抗为10Ω，设置峰峰值为3.33个VPP。
2）用示波器分别测量出进入衰减装置的载波信号峰峰值和经衰减后的载波信号峰峰值，如表1所示：
从80kHz-1MHz输入信号为（计算公式 20log输出/输入）：
表1
| 频率（Hz） | 输入值（V） | 输出值（mv） | 计算结果 |
| 80k | 1.92 | 27 | -37.083 |
| 100k | 1.92 | 27 | -37.083 |
| 200k | 1.88 | 25 | -37.0524 |
| 300k | 1.88 | 24 | -37.8789 |
| 400k | 1.88 | 24 | -37.8789 |
| 500k | 1.88 | 23 | -38.24 |
| 600k | 1.88 | 23 | -38.24 |
| 700k | 1.92 | 24 | -38.0617 |
| 800k | 1.96 | 24 | -38.24 |
| 900k | 1.96 | 23 | -38.6 |
| 1M | 2.0 | 25 | -38.0617 |
由于用示波器读取的结果存在一定的误差，在这里只分析最大值与最小值的差来说明衰减装置的精度|Umax-Umin|=|-38.6-(-37.05)|=1.55<2DB。
3）在阻抗匹配的情况下，用扫频仪得出幅频特性曲线与之对比如图4所示。
垂直实线为80kHz信号的衰减幅度为-39.6148DB；
垂直虚线为1MHz信号的衰减幅度为-40.0834DB。
5、实验结论：
在误差允许的范围内，理论与实际值相符合。
Claims (3)
1.一种应用于低压集中抄表的窄带载波衰减装置，包括被测设备的载波信号输入端（A）；其特征在于：
设置有PC上位机（10）、通讯电路（20）、按键（30）、控制逻辑电路（40）、第1阻抗匹配电路（50）、低通高阻滤波电路（60）、高频衰减电路（70）、第2阻抗匹配电路（80）和载波信号输出端（B）；
PC上位机（10）、通讯电路（20）、控制逻辑电路（40）和高频衰减电路（70）前后依次连接，按键（30）和控制逻辑电路（40）连接；
载波信号输入端（A）、第1阻抗匹配电路(50)、低通高阻滤波电路（60）、第2阻抗匹配电路（80）和载波信号输出端（B）前后依次连接，载波信号输入端（A）、高频衰减电路（70）和载波信号输出端（B）前后依次连接。
2.按权利要求1所述的载波衰减装置，其特征在于：
所述的第1、2阻抗匹配电路（50、80）是一种均由第1、2电感（L1、L2）和第1、2电容（C1、C2）组成的桥路；
第1电容（C1）的两端分别与第1、2电感（L1、L2）的一端连接，第2电容（C2）的两端分别与第1、2电感（L1、L2）的另一端连接。
3.按权利要求1所述的载波衰减装置，其特征在于：
所述的高频衰减电路（70）包括相互并联的六个模块0DB衰减（71）、40DB衰减（72）、50DB衰减（73）、60DB衰减（74）、70DB衰减（75）和80DB衰减（76）；
上述模块是一种二端网络，其结构是一种高通滤波电路。
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