一种用于电力线载波测试的可调步进式无源衰减电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种无源衰减电路，具体设及一种可调步进式无源衰减电路，主要用 于电力线载波测试。
【背景技术】
[0002] 电力线载波的测试是通过衰减器来进行的。灵敏度是一项重要的测试指标。无源 衰减器具有插损小、阻抗匹配好、操作简单和价格低等优点。中国发明专利《电力线载波信 号可调衰减器的电路》在低通滤波设计上，实现了双向滤波同效。在高频信号衰减部分采用 了旋钮式调节机构，容易磨损。其衰减度无法直观显示，因其连续可调导致精度较差，需要 复杂的测试工序来确定衰减度和衰减精度。由于其对不同载波频率衰减度不同，导致操作 繁琐。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于电力线载波测试的可调步进式无源 衰减电路，在屏蔽220V电源干扰信号的同时，实现对高频电力线载波信号的步进式衰减调 控；对通用载波频段实现相同衰减度，且一致性较高。
[0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] 一种用于电力线载波测试的可调步进式无源衰减电路，其特征在于它由低通滤波 部分和高频信号衰减部分并联组成；
[0006] 低通滤波部分包括由交流输入端口Lin、Nin到交流输出端口Lout、Nout依次串 联的电感L1~Ln，电感之间的对应节点之间并联有相互串联的电容Cl~化和电阻R1~ Rn ;
[0007] 高频信号衰减部分包括由交流输入端口Lin、Nin到交流输出端口Lout、Nout依次 串联的电容化1和电容化2 ;在电容化1和电容化2之间连接有多级平衡衰减网络；所述平 衡衰减网络包括n型平衡衰减网络，T型平衡衰减网络和桥T型平衡衰减网络中的一种或 者两种W上。
[000引优选地，在Lin或Nin的输入端加入保护保险丝或热敏电阻，用于防止短路。
[0009] 优选地，高频信号衰减部分电路中，31型、T型W及桥T型电阻网络各自的的输入 输出阻抗设置为相同数值；
[0010] 用于组成n型阻抗匹配网络电路的电阻化1和化2的计算公式如下：
[0011]
[0012]
[001引其中D为衰减倍数，单位地；Z特性阻抗取50Q;
[0014] 用于组成T型阻抗匹配网络电路的电阻化1和化2的计算公式如下：
[0015]
[0016]
[0017]其中D为衰减倍数，单位地；Z特性阻抗取50 Q ;
[001引用于组成桥T型阻抗匹配网络电路的电阻化1、化2和化3的计算公式如下：
[0019]
[0020]
[0021]
[0022] 其中D为衰减倍数，单位地；Z特性阻抗取50 Q。
[0023] 本发明的积极效果在于；本发明电路采用单向滤波，该样滤波效果更好，也节省了 成本。而且采用步进式衰减设计，采用固定的一些衰减度设置点，能够很直观地知道衰减数 值。本发明可对某个频段实现相同的衰减度，通用性极高。从100KHZ到几MHZ衰减度基本 相同。
【附图说明】
[0024] 图1是低通滤波部分电路的仿真电路。
[0025] 图2是低通滤波部分电路的仿真结果。
[0026] 图3是低通隔离部分的特性阻抗测试电路。
[0027] 图4是31型阻抗匹配网络基本单元，其中左侧为不平衡型，右侧为平衡型。
[002引图5是T型阻抗匹配网络基本单元，其中左侧为不平衡型，右侧为平衡型。
[0029] 图6是桥T型阻抗匹配网络基本单元，其中左侧为不平衡型，右侧为平衡型。
[0030] 图7是31型平衡衰减装置电路及参数。
[0031] 图8是T型平衡衰减装置电路及参数。
[0032] 图9是桥T平衡衰减装置电路及参数。
[0033] 图10是31型平衡衰减装置电路仿真结果。
[0034] 图11是T型平衡衰减装置电路仿真结果。
[0035] 图12是桥T型平衡衰减装置电路仿真结果。
[0036] 图13是步进式衰减装置衰减度和频率之间的关系。
[0037] 图14是按键设计，共四路，两路常开，两路常闭。
[0038] 图15是同时包含31型、T型和桥T型S种类型衰减网络的电路原理图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0040] 本发明的电路由低通滤波部分和高频信号衰减部分并联组成，见图15。
[004U 低通滤波部分由n级LCR组成，此电路由Lin和Nin依次串入Ln电感，使L、N两 线形成一种平衡结构，在多级电感之间并入电容化和电阻化。在电路的开头和结尾处加入 电阻R，W来调节品质因数Q值，中间级去掉了电阻R，因其作用较小。第一级电阻和最后一 级电阻可用来进行阻抗匹配。低通滤波部分仿真电路见图1，仿真结果见图2。
[0042] 高频信号衰减部分由多级31型平衡衰减网络组成，此电路由Lin、Nin依次串入电 容化1和电容化2，在电容化1和电容化2之间串并入由电阻Rhm和电阻化(m+1)组成的多 级JI型/T型/桥T型平衡衰减网络。
[0043] 高频信号衰减部分的31型、T型和桥T型平衡衰减网络相互通用，一个衰减网络 也可W同时包含该S种类型。
[0044] 在Lin或Nin的前端加入保护保险丝或热敏电阻，W防止短路。
[0045] 低通滤波部分在Lin和Nin、电感之间的节点、W及电容化和电阻化位置可互换。
[0046] 各级LCR结构及位置可互换。
[0047] 高频信号衰减部分的电阻网络之间位置可互换。
[0048] 整个电力线载波信号衰减装置的特性阻抗设置为通用的50Q或其他特殊要求 值。
[0049] 低通滤波部分Lin输入端的电阻r为220V交流源内阻，存在于整个衰减模型内， 但不存在于衰减装置内。
[0050] 如图7,由交流输入端口Lin接入的电阻r为隔离电源内阻，约100Q。交流输入 端口Lin、Nin和交流输出端口Lout、Nout之间的低通滤波部分由^;：级1贿滤波电路构成。 由交流输入端口Lin、Nin到交流输出端口Lout、Nout分别依次串入电感L1~L7,取值 680uH。电感之间的对应节点之间依次并联已相互串联的电容C1~C7和电阻R1~R7,其 中电容C1~C6取值22化F，电容C7取值47化F，电阻R1和R7取值50Q，电阻R2 =R6 取值20Q，电阻R3、R4和R5取值0Q。
[0化1] 组成的多级31型平衡衰减网络。低通隔离电路衰减度D与频率f的关系如下：
[0化引低通隔离部分的特性阻抗计算方法，测试电路采用图3,功率设计为10W左右。负 载的电阻为5K，功率设计较大时，衰减度D需要考虑负载电阻。计算公式如下：
[0052]近似计算公式 单位地。
[0化4] ①、精确计算公式为：
[0055] ②、近似计算公式为；Z特性阻抗=Zk+Zg，高频时，近似等于0。
[0056] 高频信号衰减部分电路设计；31型、T型化及桥T型电阻网络要求输入输出特性阻 抗一致，所W需将输入输出阻抗设置成相同数值。
[0057] 31型阻抗匹配网络电路由电阻化1和化2组成，见图4,计算公式如下：
[005引
[0059]
[0060]其中D为衰减倍数，单位地。Z特性PS抗一般取50Q，用于阻抗匹配及测试。
[0061] T型阻抗匹配网络电路由电阻化1和化2组成，见图5,计算公式如下；
[0062]
[0063]
[0064]其中D为衰减倍数，单位地。Z特性PS抗一般取50Q，用于阻抗匹配及测试。
[0065] 桥T型阻抗匹配网络电路由电阻化1、化2和化3组成，见图6,计算公式如下：
[0066]
[0067]
[0068]
[0069]其中D为衰减倍数，单位地。胃^一般取50Q，用于阻抗匹配及测试。依据前 述的理论分析和计算，从交流端口Lin、Nin输入至Lout、Nout输出，低通滤波部分对于交流 工频信号为全通，对应20曲Z信号的衰减率DLF达到-71地。
[0070] 高频信号衰减部分从交流输入端口Lin、Nin到交流输出端口Lout、Nout依次并入 31型平衡衰减网络。步进衰减度为2地、4地、8地、16地、20地、20地和20地，共90地。按特 性阻抗为50Q计算，数据如下：
[0071]
[0072]S种网络电路及具体数值分别见图7、图8和图9.
[007引通过仿真软件Multisim测试出31型平衡衰减装置电路仿真结果如图10,T型平 衡衰减装置电路仿真结果如图11，桥T型平衡衰减装置电路仿真结果如图12,平衡衰减装 置步进衰减仿真结果如图13,步进衰减度为20地、20地、20地、16地、8地、4地和2地。按键 结构部分参照图14进行设计，用来进行衰减度的步进式调节。
【主权项】
1. 一种用于电力线载波测试的可调步进式无源衰减电路，其特征在于它由低通滤波部 分和高频信号衰减部分并联组成；低通滤波部分包括由交流输入端口Lin、Nin到交流输出 端口Lout、Nout依次串联的电感L1~Ln，电感之间的对应节点之间并联有相互串联的电 容C1~Cn和电阻R1~Rn;高频信号衰减部分包括由交流输入端口Lin、Nin到交流输出 端口Lout、Nout依次串联的电容Chi和电容Ch2 ;在电容Chi和电容Ch2之间连接有多级 平衡衰减网络；所述平衡衰减网络包括Jr型平衡衰减网络，T型平衡衰减网络和桥T型平 衡衰减网络中的一种或者两种以上。2. 根据权利要求1所述的用于电力线载波测试的可调步进式无源衰减电路，其特征在 于：在Lin或Nin的输入端加入保护保险丝或热敏电阻，用于防止短路。3. 根据权利要求1所述的电力线载波信号衰减装置，其特征在于：高频信号衰减部分 电路中，Jr型、T型以及桥T型电阻网络各自的的输入输出阻抗设置为相同数值；用于组成 型阻抗匹配网络电路的电阻Rhl和Rh2的计算公式如下：其中D为衰减倍数，单位dB;2特_抗取50D; 用于组成T型阻抗匹配网络电路的电阻Rhl和Rh2的计算公式如下：其中D为衰减倍数，单位dB;2特_抗取50D; 用于组成桥T型阻抗匹配网络电路的电阻Rhl、Rh2和Rh3的计算公式如下：其中D为衰减倍数，单位dB;Z特特阻抗取50D。
【专利摘要】本发明是一种用于电力线载波测试的可调步进式无源衰减电路，由低通滤波部分和高频信号衰减部分并联后组成。低通滤波部分采用多级LRC低通滤波电路，屏蔽了外部干扰。高频衰减部分由多级π型/T型/桥T型平衡衰减网络组成。这三种网络类型都属于对称式衰减网络，主要用于信号衰减。在屏蔽220V电源干扰信号的同时，实现了对高频电力线载波信号的步进衰减调控。对通用载波频段实现了相同衰减度，且一致性很高。
【IPC分类】H03H7/24
【公开号】CN104917480
【申请号】CN201510346113
【发明人】柳明涛, 陈杰, 吴兆峰, 钱国明, 车文超
【申请人】烟台东方威思顿电气股份有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月19日