一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力通信领域的测试系统，具体涉及一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试系统。测试系统包括连接在电力线上的载波信号发送端和信号接收端；所述信号发送端包括依次连接成闭环结构的正交信号输出系统、发送耦合电路、数据采集卡和控制器；所述信号接收端包括依次连接的接收耦合电路、数据采集卡和控制器。本实用新型利用具有正交关系的余弦（Cos）和正弦（Sin）信号分别在窄带输出通道和宽带输出通道上同时传递，本实用新型在测试电力线载波信道衰减所发射的信号中，同时输出具有正交关系的余弦和正弦信号，很容易的把同频的噪声和信号区分开，防止噪声对衰减测试的影响。
【专利说明】一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力通信领域的测试系统，具体涉及一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试系统。
【背景技术】
[0002]目前，现有的电力线载波信道衰减的方法和装置中，如果在信号接收端噪声较大的情况下或是测试线路较长的情况下，接收的信号几乎淹没在噪声中，测试装置很难将噪声和信号进行分离，有的时候会把噪声误当成信号进行测试，这样测试到的电力线载波信道的衰减就会不准确。
[0003]现有测试方法有以下不足:
[0004]I)很难区分噪声和信号。
[0005]2)不能测试信噪比。
实用新型内容
[0006]针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试系统，本实用新型利用具有正交关系的余弦(Cos)和正弦(Sin)信号分别在窄带输出通道和宽带输出通道上同时传递，在输出端就可以得到具有正交关系的信号，很容易的把同频的噪声和信号区分开，防止噪声对衰减测试的影响。
[0007]本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的:
[0008]本实用新型提供一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试系统，所述系统包括连接在电力线上的载波信号发送端和信号接收端；其改进之处在于，所述信号发送端包括依次连接成闭环结构的正交信号输出系统、发送耦合电路、数据采集卡和控制器；所述信号接收端包括依次连接的接收耦合电路、数据采集卡和控制器。
[0009]进一步地，所述正交信号输出系统包括正交信号发生模块；
[0010]所述正交信号发生模块具有双路载波通道，且输出的信号互为正交关系，其中一路载波通道输出余弦信号，另一路载波通道输出正弦信号；两路信号分别通过正交信号输出系统中依次连接的滤波器、信号放大器、功率放大器以及耦合器输出至电力线。
[0011]进一步地，信号发送端的控制器给正交信号输出系统发出指令，发出单一频点的正交双路载波信号；通过发送耦合电路耦合到电力线上；所述发送耦合电路将电力线上的信号耦合，并利用数据采集卡采集电力线上的时域信号，最后传输到控制器，所述控制器将测试的数据进行存储和处理，得到载波信号发送端的信号电平Us ；
[0012]信号发送端的控制器给正交信号输出系统发出指令，发出单一频点的正交双路载波信号，通过发送耦合电路耦合到电力线上；信号接收端的接收耦合电路将电力线上的信号耦合，并利用数据采集卡采集电力线上的时域信号，最后传输到控制器，所述控制器将测试的数据进行存储和处理，得到载波信号接收端的信号电平Ueo
[0013]进一步地，所述发送耦合电路包括压敏电阻、安规电容、放电电阻、降压变压器、发送滤波电路和双向二极管；
[0014]所述压敏电阻、降压变压器和双向二极管并联；2个所述安规电容对称连接在压敏电阻与降压变压器之间；每个安规电容的两端均连接有放电电阻；2组所述发送滤波电路连接在降压变压器与双向二极管之间；所述双向二极管Dl的输出端与信号接收端连接；所述发送滤波电路由串联的电容和电感组成；
[0015]所述数据采集卡需要有lOMS/s以上的采样速率，且输入端口的承受功率为IOdBm以上；
[0016]所述控制器采用PC机或笔记本电脑。
[0017]进一步地，所述接收耦合电路包括压敏电阻、安规电容、放电电阻、降压变压器、接收滤波电路和自动增益控制单元；
[0018]所述压敏电阻、降压变压器和双向二极管并联；2个所述安规电容对称连接在压敏电阻与降压变压器之间；每个安规电容的两端均连接有放电电阻；2组所述接收滤波电路连接在降压变压器与自动增益控制单元之间；所述自动增益控制单元的输出端与信号发送端连接；所述接收滤波电路由串联的电容器和电感组成，且在所述电感的两端并联有电容；所述自动增益控制单元采用AGC控制器。
[0019]与现有技术比，本实用新型的有益效果是:
[0020]I)该方法利用具有正交关系的余弦(Cos)和正弦(Sin)信号分别在两个通道上同时传递，本实用新型在测试电力线载波信道衰减所发射的信号中，同时输出具有正交关系的余弦和正弦信号，这种具有正交关系的信号在相位上一直保持90°的相位，这就相当于给信号进行了标注，所以可以很容易的把噪声和信号区分开，防止噪声对衰减测试的影响，这样就能更加精准的测试衰减。。
[0021]2)本实用新型利用具有正交关系的信号测试衰减的过程中，可以很准确的将同频率的噪声和信号分离出来，并分别测试出噪声和信号的电平值，从而利用信号电平减去噪声电平，进而得到信噪比。
[0022]3)本实用新型可以在信号的发送端测试出信号强度和噪声强度，从而确定发送端的信噪比，还可以再接收端测试出接收端的信号强度和噪声强度，从而确定接收端的信噪比。。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型提供的衰减测试系统原理框图；其中:1_正交信号输出系统；2-发送耦合电路；3_接收耦合电路；4_数据采集卡；5_控制器；
[0024]图2是本实用新型提供的信号发送端正交信号输出系统框图；
[0025]图3是本实用新型提供的正交信号发生模块输出的正弦和余弦信号波形图；
[0026]图4是本实用新型提供的接收信号随时间变化曲线图；
[0027]图5是本实用新型提供的发送/接收信号随时间变化曲线图；
[0028]图6是本实用新型提供的发送耦合电路的拓扑结构图；
[0029]图7是本实用新型提供的接收耦合电路的拓扑结构图。
【具体实施方式】[0030]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0031]本实用新型提供的衰减测试系统原理框图如图1所示，包括连接在电力线上的载波信号发送端和信号接收端；所述信号发送端包括依次连接成闭环结构的正交信号输出系统1、发送耦合电路2、数据采集卡4和控制器5 ;所述信号接收端包括依次连接的接收耦合电路3、数据采集卡4和控制器5。
[0032]正交信号输出系统包括正交信号发生模块；所述正交信号发生模块具有双路载波通道，且输出的信号互为正交关系，其中一路载波通道输出余弦信号，另一路载波通道输出正弦信号；两路信号分别通过正交信号输出系统中依次连接的滤波器、信号放大器、功率放大器以及耦合器输出至电力线。
[0033]发送耦合电路包括压敏电阻V21、安规电容、放电电阻、降压变压器T、滤波电路和双向二极管Dl ;压敏电阻V21、降压变压器T和双向二极管Dl并联；2个所述安规电容C21和C22对称连接在压敏电阻V21与降压变压器T之间；安规电容C21的两端连接有放电电阻R21 ;安规电容C21的两端连接有放电电阻R22 ；2组所述滤波电路C41-L1和C42-L2连接在降压变压器与双向二极管Dl之间；所述双向二极管Dl的输出端与信号接收端连接；在所述双向二极管Dl的两端并联有保护电阻R4，R4接地。
[0034]所述滤波电路C41-L1由串联的电容C41和电感LI组成；所述滤波电路C42-L2由串联的电容C42和电感L2组成；其拓扑结构图如图6所示。
[0035]其中压敏电阻V21用于保护电路，防止雷击和高压脉冲对电路的损害；安规电容用于耦合高频信号，并将50Hz的工频电与测试系统隔离；放电电阻用于在断电的情况下对安规电容总存储的电能进行放电，防止测试人员误碰到测试端子时被电容中的电荷电到；降压变压器T是用于调节输入和输出的阻抗关系，使信号能最大功率的输出；双向二极管Dl用于钳位电压，防止过高的电压烧坏测试仪器。
[0036]接收耦合电路包括压敏电阻、安规电容、放电电阻、降压变压器、接收滤波电路和自动增益控制单元；所述压敏电阻V21、降压变压器T和自动增益控制单元并联；2个所述安规电容C21和C22对称连接在压敏电阻V21与降压变压器T之间；安规电容C21的两端连接有放电电阻R21 ;安规电容C21的两端连接有放电电阻R22 ；2组所述接收滤波电路C41-L1和C42-L2连接在降压变压器与自动增益控制单元之间；
[0037]所述滤波电路C41-L1由串联的电容C41和电感LI组成；所述滤波电路C42-L2由串联的电容C42和电感L2组成；且在电感LI的两端并联有电容C44，在电感L2的两端并联有电容C45.所述自动增益控制单元采用AGC控制器，其结构拓扑图如图7所示。
[0038]所述数据采集卡需要有10MS/s以上的采样速率，且输入端口的承受功率为IOdBm以上；所述控制器采用PC机或笔记本电脑。
[0039]本实用新型还提供一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试方法，用上述所述的测试系统，包括下述步骤:
[0040]A、获取载波信号发送端的信号电平Us:信号发送端的控制器给正交信号输出系统发出指令，发出单一频点的正交双路载波信号；通过发送耦合电路耦合到电力线上；所述发送耦合电路将电力线上的信号耦合，并利用数据采集卡采集电力线上的时域信号，最后传输到控制器，所述控制器将测试的数据进行存储和处理，得到载波信号发送端的信号电
平Us;[0041]B、获取载波信号接收端的信号电平Uk:信号发送端的控制器给正交信号输出系统发出指令，发出单一频点的正交双路载波信号，通过发送耦合电路耦合到电力线上；信号接收端的接收耦合电路将电力线上的信号耦合，并利用数据采集卡采集电力线上的时域信号，最后传输到控制器，所述控制器将测试的数据进行存储和处理，得到载波信号接收端的信号电平UR。
[0042]载波信号发送端的信号电平Us和载波信号接收端的信号电平Ur均是将时域信号通过傅里叶变换得到的，表达式如下:
[0043]
【权利要求】
1.一种基于正交信号的电力线载波信道衰减测试系统，所述系统包括连接在电力线上的载波信号发送端和信号接收端；其特征在于，所述信号发送端包括依次连接成闭环结构的正交信号输出系统、发送耦合电路、数据采集卡和控制器；所述信号接收端包括依次连接的接收耦合电路、数据采集卡和控制器。
2.如权利要求1所述的电力线载波信道衰减测试系统，其特征在于，所述正交信号输出系统包括正交信号发生模块； 所述正交信号发生模块具有双路载波通道，且输出的信号互为正交关系，其中一路载波通道输出余弦信号，另一路载波通道输出正弦信号；两路信号分别通过正交信号输出系统中依次连接的滤波器、信号放大器、功率放大器以及耦合器输出至电力线。
3.如权利要求1所述的电力线载波信道衰减测试系统，其特征在于，信号发送端的控制器给正交信号输出系统发出指令，发出单一频点的正交双路载波信号；通过发送耦合电路耦合到电力线上；所述发送耦合电路将电力线上的信号耦合，并利用数据采集卡采集电力线上的时域信号，最后传输到控制器，所述控制器将测试的数据进行存储和处理，得到载波信号发送端的信号电平Us; 信号发送端的控制器给正交信号输出系统发出指令，发出单一频点的正交双路载波信号，通过发送耦合电路耦合到电力线上；信号接收端的接收耦合电路将电力线上的信号耦合，并利用数据采集卡采集电力线上的时域信号，最后传输到控制器，所述控制器将测试的数据进行存储和处理，得到载波信号接收端的信号电平UK。
4.如权利要求1所述的电力线载波信道衰减测试系统，其特征在于，所述发送耦合电路包括压敏电阻、安规电容、放电电阻、降压变压器、发送滤波电路和双向二极管； 所述压敏电阻、降压变压器和双向二极管并联；2个所述安规电容对称连接在压敏电阻与降压变压器之间；每个安规电容的两端均连接有放电电阻；2组所述发送滤波电路连接在降压变压器与双向二极管之间；所述双向二极管Dl的输出端与信号接收端连接；所述发送滤波电路由串联的电容和电感组成； 所述数据采集卡需要有lOMS/s以上的采样速率，且输入端口的承受功率为IOdBm以上； 所述控制器采用PC机或笔记本电脑。
5.如权利要求1所述的电力线载波信道衰减测试系统，其特征在于，所述接收耦合电路包括压敏电阻、安规电容、放电电阻、降压变压器、接收滤波电路和自动增益控制单元； 所述压敏电阻、降压变压器和双向二极管并联；2个所述安规电容对称连接在压敏电阻与降压变压器之间；每个安规电容的两端均连接有放电电阻；2组所述接收滤波电路连接在降压变压器与自动增益控制单元之间；所述自动增益控制单元的输出端与信号发送端连接；所述接收滤波电路由串联的电容器和电感组成，且在所述电感的两端并联有电容；所述自动增益控制单元采用AGC控制器。
【文档编号】H04B3/48GK203563066SQ201320666734
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】褚广斌, 李建岐, 陆阳, 赵涛, 魏明磊, 孙辰军 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网河北省电力公司