内置程控衰减器的电力线宽带载波通信模块组网测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力线宽带载波通信技术领域，尤其涉及一种电力线载波通信模块组网测试系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着高通创锐讯和华为海思相继推出应用于能源管理和家庭自动化的电力线宽带载波芯片，电力线宽带载波技术以更稳定、更高速的优势逐渐取代窄带电力线载波技术，进入电能表自动抄表系统、路灯控制和智能家居领域。然而，针对电力线宽带载波通信模块的组网测试平台并没有一个成熟的方案可以模拟出各种复杂现场环境以及实现灵活多变的路由方式，用来检验不同载波方案的路由算法和组网能力极限。
[0003]目前最接近的解决方案是公开号为103700244A的中国发明专利申请公开的一种电力线载波抄表组网测试系统，其为由一个集中器、载波衰减器和多个电能表组成的单相电力载波组网实验平台，集中器入线单元包括总入线插排、总开关、隔离变压器、第一载波衰减器、集中器和用于集中器入线单元内各线路连接的第一接线排，载波电能表单元包括载波衰减器、载波电能表和用于载波电能表单元内各线路连接的接线排；集中器入线单元与各载波电能表单元之间测试连接线分别通过第一接线排、接线排进行连接；该测试系统采用以一个集中器入线单元为主体、多只载波电能表单元的设置，实现单相电力线载波组网的实验研宄；通过背面板接线箱中接线排接线、或者通过前面板上接线插孔，实现测试所需的网络拓扑连接，从而满足电力线载波抄表组网测试的需求。但是该测试系统采用电能表组网，而且需外接载波衰减器，体积大、屏蔽难、成本高，无法满足大规模组网要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种内置程控衰减器的电力线宽带载波模块的组网测试系统，可模拟各种现场环境及路由方式，检验不同宽带载波方案的路由算法和组网能力极限，并且利用自身的载波通信方式来控制内置的程控衰减器，从而可以计算机控制载波信号路由方向和各通信节点间衰减值大小。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案:
[0006]内置程控衰减器的电力线宽带载波通信模块组网测试系统，包括:电源模块、宽带电力线载波路由模块、处理单元及至少一个组网单元；所述处理单元与所述宽带电力线载波路由模块相连，所述宽带电力线载波路由模块通过屏蔽射频线和一个组网单元相连，该组网单元通过屏蔽射频线与其它组网单元级联组网，所述电源模块与所述组网单元相连，为所述组网单元供电；其中，所述组网单元包括电路基板、设置于所述电路基板上的载波信号程控衰减器、载波信号耦合器、数个载波模块、载波信号电子开关、射频连接口，所述电路基板设于金属外壳内，所述每一载波模块与一设置于电路基板上的单片机相连，相邻载波模块之间通过信号线相连；所述射频连接口包括与电源模块相连的电源输入连接口、与上级组网单元相连的上级路由节点连接口和与下级组网单元相连的下级路由节点连接口，所述电源输入连接口与各载波模块连接，所述上级路由节点连接口连载波信号耦合器后与每一个载波模块相连，所述下级路由节点连接口经载波信号电子开关、载波信号程控衰减器及载波信号耦合器后与每一个载波模块相连，所述载波信号程控衰减器及载波信号电子开关通过控制线与电路基板上的一个单片机相连。
[0007]优选的，所述电源模块为直流电源。
[0008]优选的，所述载波信号耦合器由两个0.1uF的电容，其中一个电容接地。
[0009]优选的，载波信号程控衰减器包括4级载波信号衰减电路以及分别与每级载波信号衰减电路连接的4个电子开关，所述一个电子开关控制一级载波信号衰减电路的通断。
[0010]优选的，所述每一级载波信号衰减电路均为Π型电阻衰减电路。
[0011]优选的，所述电子开关由电容C259、C260、电阻R219、R221、R222、开关二极管D2和三极管Q2组成，其中，所述开关二极管D2的正极接电阻R219后接电源、负极接电阻R221后与三极管Q2的集电极相连、基极接电阻R222后与单片机相连，所述三极管Q2的发射极接地，电容C295 —端接地、一端接电源，所述电子开关的一个连接端经电容C259后与开关二极管D2的正极相连，另一个连接端经电容C260后与开关二极管D2的负极相连，所述连接端用于与载波信号衰减电路相连。
[0012]优选的，所述载波信号电子开关设置于所述载波信号衰减电路与下级路由节点连接口之间，用于控制载波信号通断以及与下级组网单元之间的传输通道的通断。
[0013]优选的，还包括与所述处理单元及组网单元相连的任意波发生器，所述任意波发生器与所述组网单元的上级路由节点连接口相连。
[0014]优选的，所述载波模块通过2x6脚的排针排母与单片机相连。
[0015]优选的，所述载波模块通过2x4脚的双排排针排母与载波信号耦合器相连，所述排母插座的2脚和7脚间接电阻R321，2脚同时和I脚相连，7脚同时和8脚相连，3-6脚为空脚，I脚接电阻R322后连载波信号耦合器的L_PLC端，8脚接电阻R323后连载波信号耦合器的N_PLC端。
[0016]由以上技术方案可知，本发明的组网单元电路基板上可插接多个可更换的载波模块，每个载波模块与一个单片机相连，载波模块的物理地址从单片机读入，可以方便更换载波模块，而且更换任何载波模块都不会影响系统设置，单片机内可写入电表、路灯控制或智能家居等客户程序，作多种应用的组网测试。而且每一个组网单元均设有用于通过屏蔽射频线与相邻的上级路由节点相连的上级路由节点连接口、用于通过屏蔽射频线与相邻下级路由节点相连的下级路由节点连接口及电源输入连接口，组网单元内置可以利用自身的载波通信方式来控制的程控衰减器，可以控制各通信节点间衰减值大小和载波信号路由方向，实现计算机自适应组网。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本发明实施例的结构框图；
[0019]图2为本发明组网单元的结构框图；
[0020]图3为本发明实施例单片机的电路示意图；
[0021]图4为2x4脚的双排插座的电路示意图；
[0022]图5为2x6脚的双排插座的电路示意图；
[0023]图6为下级路由节点连接口的电路连接图；
[0024]图7为电子开关的电路图；
[0025]图8为上级路由节点连接口的电路连接图；
[0026]图9为电源输入连接口的电路连接图。
[0027]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，本实施例的电力线宽带载波通信模块的组网测试系统包括电源模块1、宽带电力线载波路由模块2、处理单元3及至少一个组网单元4。宽带电力线载波路由模块2与处理单元3之间通过数据传输线相连，所采用的数据传输线可以是双绞线、同轴电缆、光纤等网线，本发明的处理单元3为计算机。宽带电力线载波路由模块2作为组网主节点，其通过屏蔽射频线和一个组网单元4相连，该与宽带电力线载波路由模块2相连的组网单元4再通过屏蔽射频线与其它组网单元级联组网。宽带电力线载波路由模块2为低压宽带电力线载波通信单元，该低压宽带电力线载波通信单元为市场上销售的产品，其符合国标Q-GDW 1379.4-2013电力用户用电信息采集系统检验技术规范第4部分(通信单元检验技术规范)中终端用通信单元的要求。电源模块I与组网单元4相连，为组网单元4供电，本发明的电源模块I采用直流电源，具体可选用12V的交流转直流开关电源，本实施例中电源模块I可通过屏蔽射频线为四个组网单元供电。
[0029]本发明可设置多个组网单元4，每个组网单元4的结构均相同，组网单元4之间通过屏蔽电缆相连。参照图2，组网单元4包括载波信号程控衰减器4-1、载波信号耦合器4-2、数个载波模块4-3、电路基板4-4、载波信号电子开关4-5、射频连接口 4-6及金属外壳(未图示)，其中，载波信号程控衰减器4-1、载波信号耦合器4-2、载波模块4-3、载波信号电子开关4-5、射频连接口 4-6均设置于电路基板4-4上，电路基板4-4设置于金属外壳内，以阻断节点间空间耦合。本发明的射频连接口 4-6包括电源输入连接口 4-6a、上级路由节点连接口 4-6b和下级路由节点连接口 4-6c，电源输入连接口 4-6a与电源模块I相连，电源输入连接口 4-6a通过屏蔽射频线与各载波模块连接，为各载波模块提供直流电源。相邻载波模块4-3之间通过信号线相连，载波模块4-3通过排针排母(连接件)与电路基板4-4相连。上级路由节点连接口 4-6b用于通过屏蔽射频线与相邻的上级路由节点(组网单元)相连，上级路由节点连接口 4-6b连载波信号耦合器4-2后与每一个载波模块4-3相连。下级路由节点连接口 4-6c用于通过屏蔽射频线与相邻下级路由节点(组网单元)相连，下级路由节点连接口 4-6c经载波信号电子开关4-5、载波信号程控衰减器4-1及载波信号耦合器4-2后与每一个载波模块4-3相连。载波信号程控衰减器4-1及载波信号电子开关4-5通过控制线与电路基板上的一个单片机相连，该单片机可控制载波信号程控衰减器4-1及载波信号电子开关4-5的工作状态。本实施例中的上级路由节点连接口 4-6b和下级路由节点连接口 4-6c均为两个。处理单元通过载波通信控制设置于组网单元内的载波信号程控衰减器和载波信号电子开关，从而可以控制各通信节点间衰减值大小和载波信号路由方向，实现计算机程控灵活组网。
[0030]本实施例电路基板4-4上设置了 15个载波模块4-3以及与载波模块数量对应的单片机(未图示)，每个载波模块连接电路基板上的一个单片机，用于控制一个下级路由节点连接口上的载波信号程控衰减器及载波信号电子开关的单片机为15个单片机中的一个，本实施例中有两个下级路由节点连接口，用于控制载波信号程控衰减器及载波信号电子开关的单片机就有两个。本实施例单片机的型号为R5F21284(图3)，载波模块上电后读入单片机地址作为自身地址。载波模块通过排针排母与电路基板相连，可以方便更换载