专利名称：应用于低压集中抄表的窄带载波衰减装置的制作方法
技术领域：
本发明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，本发明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
本发明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。本发明的目的是这样实现的
本发明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。本发明的工作原理是 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。本发明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 IMHz的频段范围内的信号，实现同一档位的衰减且误差控制在 士 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。
图1是本发明的结构框图； 其中
10—PC上位机； 20—通讯电路； 30—按键； 40—控制逻辑电路； 50—H 1阻抗匹配电路； 60—低通高阻滤波电路； 70—高频衰减电路，
71 — Q DB 衰减， 72— 40DB 衰减， 73— 50DB 衰减， 74—60DB 衰减， 75—70DB 衰减， 76—80DB 衰减； 80—H 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。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明 一、总体
如图1，本发明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Li、L2和第1、2电容Cl、C2 组成的桥路；
第1电容Cl的两端分别与第1、2电感Li、L2的一端连接，第2电容C2的两端分别与 第1、2电感Li、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=l/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ODB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 IMHz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 ODB、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 IMHz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10 Ω，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SOkHz-IMHz输入信号为(计算公式201og输出/输入) 表权利要求
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，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。
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(Li、L2)和第1、2电容 (C1、C2)组成的桥路；第1电容(Cl)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ODB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。
全文摘要
本发明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。本发明的结构是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。本发明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。
文档编号H04B3/48GK101944936SQ201010273110
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月6日 优先权日2010年9月6日
发明者傅士冀, 吴佳, 夏水斌, 李鹏宾, 陈俊 申请人:湖北省电力试验研究院