专利名称：一种低压电力线高频噪声采样与回放系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种低压电力线高频噪声采样与回放系统，乃是用于低压电力线进行载波通信测试、信道检测和产品调试的工具。
背景技术：
低压电力线是输送工频电能的，线路本身具有开放性，容易受到外来干扰，低压电力线上的许多电器设备还会产生各种噪声，所以低压电力线除了工频外还有许多其它频率分量。除工频外的这些频率分量可以统称为高频噪声。这些噪声影响了低压电力线的其它应用。虽然已有一些产品如示波器、录波仪可以对低压电力线的噪声进行测试和录波，也有一些产品具有数据下载输出功能，如任意波信号发生器，但以上产品均是独立的。录波仪能录波，但采样速率较低，示波器采样率很高，但不能区分工频和噪声，两者均不具有回放功能。任意波发生器具有数据下载功能但不能采样和录波。然后低压电力线噪声稍纵即逝， 且不具有重复性，要想发现其中问题并加以分析显得极为困难。因此特别需要从低压电力线进行工频隔离高频噪声采样到存储和回放的一套完整系统，尤其适用于后期在实验室重复进行各种试验、分析和测试。
发明内容
本发明提供的是一种低压电力线高频噪声采样与回放系统，其目的旨在有效克服现有技术所存在的上述缺陷。本发明的技述解决方案其结构包括输入单元、A/D采样电路、存储电路、核心单元、D/A电路、输出单元、测试用低压电源系统的信号输入端对应相接，其中输入单元的信号输入端接低压电力线，输入单元的信号输出端与A/D采样电路的信号输入端对应相接，A/D 采样电路的第一信号输入/输出端与存储电路的第一信号输出/输入端对应相接，A/D采样电路的第二信号输入/输出端与核心单元的第一信号输出/输入端对应相接，存储电路的第二信号输出/输入端与核心单元的第二信号输入/输出端对应相接，存储电路的第三信号输出/输入端与D/A电路的第一信号输入/输出端对应相接，D/A电路的第二信号输入/输出端与核心单元的第三信号输出/输入端对应相接，D/A电路的信号输出端与输出单元的信号输入端对应相接，输出单元的信号输出端与测试用低压电源系统的信号输入端对应相接。本发明的优点通过对现场低压电力线进行工频隔离，对高频噪声进行取样、存储，在核心单元的控制下实现回放功能，使得现场复杂、繁琐的数据采集、分析、调试和测试工作可以在后期或实验室中无限次重复进行，帮助使用者更加有效的寻找问题的根源。
附图1是低压电力线高频噪声采样与回放系统的结构图。附图2是输入单元的结构图。附图3是输出单元的结构图。
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附图4是按照时间顺序和规则执行相应动作的示意图。
具体实施例方式对照附图，其结构包括输入单元、A/D采样电路、存储电路、核心单元、D/A电路、输出单元、测试用低压电源系统的信号输入端对应相接，其中输入单元的信号输入端接低压电力线，输入单元的信号输出端与A/D采样电路的信号输入端对应相接，A/D采样电路的第一信号输入/输出端与存储电路的第一信号输出/输入端对应相接，A/D采样电路的第二信号输入/输出端与核心单元的第一信号输出/输入端对应相接，存储电路的第二信号输出/输入端与核心单元的第二信号输入/输出端对应相接，存储电路的第三信号输出/输入端与D/A电路的第一信号输入/输出端对应相接，D/A电路的第二信号输入/输出端与核心单元的第三信号输出/输入端对应相接，D/A电路的信号输出端与输出单元的信号输入端对应相接，输出单元的信号输出端与测试用低压电源系统的信号输入端对应相接。所述的输入单元(如图2)，由电感电容等无源器件和放大器等有源器件组成，完成工频隔离、高频耦合和信号调理功能。工频隔离高频耦合电路可以采用小电容作为耦合元件，由于小电容对低频呈现阻抗大，而高频阻抗小，结合后级阻抗设计，可以将低压电力线220V工频电压和现场高频噪声电压进行分离，利用电感电容等滤波元件进一步缩小工频电压，降低工频对后续A/D采样电路的影响，而高频噪声电压几乎不受损失，该信号经过放大器等信号调理电路进行直流电平变换和增益变换，再送A/D采样电路。输入单元中放大器的增益变换受核心单元控制；所述的A/D采样由模数转换器(ADC分辨率14bit以上，采样率100MSPS以上，如 AD9246-105)和外围电路组成，仅对高频噪声信号进行采样处理。工频信号经过前级高通滤波器进一步滤波后可以忽略不计。A/D采样速率要求高于被采样现场高频噪声信号最高频率的两倍以上，确保采样不带来混叠失真。紧跟着防混叠低通滤波器进一步降低发生混叠的风险。A/D采样将高频噪声模拟信号转换成高频噪声数据信号，方便存储、管理及回放。 A/D采样的时序受核心单元控制；所述的存储电路主要由存储器类集成电路(如SSD8GB)组成，可以级联来增加存储容量。存储电路承担高频噪声数据信号的存储和读取功能，高频噪声数据存储时序与地址均受到核心单元的管理和控制，存储电路也可按照核心单元的要求按一定规则进行输出；所述的D/A电路由数模转换器类集成电路(DAC分辨率14bit，转换速率100MSPS 以上，如AD9117)组成，其转换速率应比A/D采样速率更高，动态范围更大，可有效地防止信号恢复时出现失真。D/A电路在核心单元的控制下将存储器中已经存放的低压电力线高频噪声数据按照原来存储先后顺序进行有序读取，并按照一定规则输出，经过D/A转换后，高频噪声数据转换成模拟电压信号；所述的输出单元(如图3)由放大器等信号调理元件和电感电容等无源器件组成。 放大器受核心单元控制，对高频噪声数据经转换后得到的模拟信号进行调理，由于现场高频噪声信号采样前调理受控并已知，可按照采样前调理规则进行调理，使调理后的模拟信号更加接近采样前原始高频噪声信号。调理后的信号经过功率放大后，送电感电容等无源器件组成的高频谐振耦合电路，经过工频隔离电路后加到测试用低压电源系统中，作为试验用的高频噪声信号。测试用低压电源系统具有低压电力线特征参数，具有50Hz频率和 220V电压，其频率和电压可以根据需要进行调整；所述的核心单元(mini2440 Samsung S3CM40AL)及大规模逻辑电路(FPGA ALTERA CycloneII)等元件组成，控制上述单元按照时间顺序和规则执行相应动作(如图 4)，确保系统取样、存储和回放过程准确无误，方便用户随时随地进行重复性测试和试验工作，帮助用户寻找问题的根源，方案还预留与其它系统的接口。本发明通过对现场低压电力线进行工频隔离，对高频噪声进行取样、存储，在核心单元的控制下实现回放功能，使得现场复杂、繁琐的数据采集、分析、调试和测试工作可以在后期或实验室中无限次重复进行，帮助使用者更加有效的寻找问题的根源。
权利要求
1. 一种低压电力线高频噪声采样与回放系统，其特征是包括输入单元、A/D采样电路、 存储电路、核心单元、D/A电路、输出单元、测试用低压电源系统，其中输入单元的信号输入端接低压电力线，输入单元的信号输出端与A/D采样电路的信号输入端对应相接，A/D采样电路的第一信号输入/输出端与存储电路的第一信号输出/输入端对应相接，A/D采样电路的第二信号输入/输出端与核心单元的第一信号输出/输入端对应相接，存储电路的第二信号输出/输入端与核心单元的第二信号输入/输出端对应相接，存储电路的第三信号输出/输入端与D/A电路的第一信号输入/输出端对应相接，D/A电路的第二信号输入/输出端与核心单元的第三信号输出/输入端对应相接，D/A电路的信号输出端与输出单元的信号输入端对应相接，输出单元的信号输出端与测试用低压电源系统的信号输入端对应相接。
全文摘要
本发明是一种低压电力线高频噪声采样与回放系统，其结构包括输入单元、A/D采样电路、存储电路、核心单元、D/A电路、输出单元、测试用低压电源系统；其中输入单元与A/D采样电路，A/D采样电路与存储电路相接，A/D采样电路与核心单元相接，存储电路与核心单元相接，存储电路与D/A电路相接，D/A电路与核心单元相接，D/A电路与输出单元相接，输出单元与测试用低压电源系统相接。优点通过对现场低压电力线进行工频隔离，对高频噪声进行取样、存储，在核心单元的控制下实现回放功能，使得现场复杂、繁琐的数据采集、分析、调试和测试工作可以在后期或实验室中无限次重复进行，帮助使用者更加有效的寻找问题的根源。
文档编号H03H17/02GK102420639SQ20111032367
公开日2012年4月18日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者赵永春, 陆健友, 颜庭乔 申请人:南京新联电子股份有限公司, 南京新联电讯仪器有限公司, 南京致德软件科技有限公司