基于数字带宽限制技术的功率分析仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于数字带宽限制技术的功率分析仪，传感器采集信号经信号调理模块调理后由ADC模块进行模数转换，输入缓存模块；带宽限制参数存储模块预存若干截止频率的频率带宽限制参数，中央控制模块根据用户所设截止频率读取参数对数字线路带宽限制模块和数字频率带宽限制模块进行设置，数字线路带宽限制模块从缓存模块中读取信号进行线路带宽限制发送至频率测量模块和参数分析模块，数字频率带宽限制模块从缓存模块中读取信号进行频率带宽限制发送至频率测量模块，频率测量模块根据接收的信号进行频率测量将结果发送至参数分析模块，参数分析模块进行参数分析输出结果。本发明专利技术截止带宽低、滤波效果更好，并且在有限资源内实现截止带宽可变。

Power analyzer based on digital bandwidth limiting technology

The invention discloses a power analyzer based on digital bandwidth limitation technology. The sensor acquisition signal is adjusted by the signal conditioning module, and the ADC module performs analog-to-digital conversion to input the buffer module. The bandwidth limitation parameter storage module stores several frequency bandwidth limitation parameters of cut-off frequency, and the central control module stores a number of frequency bandwidth limitation parameters according to the user's location. Set cut-off frequency reading parameters to set digital line bandwidth limitation module and digital frequency bandwidth limitation module. Digital line bandwidth limitation module reads signals from buffer module and transmits line bandwidth limitation to frequency measurement module and parameter analysis module. Digital frequency bandwidth limitation module reads from buffer module. The frequency bandwidth of the signal is limited and sent to the frequency measurement module. The frequency measurement module transmits the result to the parameter analysis module based on the received signal. The parameter analysis module performs the parameter analysis and outputs the result. The invention has lower cut-off bandwidth, better filtering effect and variable cut-off bandwidth within limited resources.

【技术实现步骤摘要】
基于数字带宽限制技术的功率分析仪
本专利技术属于功率分析仪
，更为具体地讲，涉及一种基于数字带宽限制技术的功率分析仪。
技术介绍
带宽限制装置是数据采集系统对采集数据频率带宽限制的装置。在数据采集系统中，输入信号经过带宽限制装置后会有效过滤出在频带以外的信号，将输入信号的频率限制在一定的范围内。带宽限制在数字采集系统中具有十分重要的意义，当数据采集系统采集的信号中的高频干扰很大或采集多个频率信号叠加而成的包络信号时，使用带宽限制可以将输入信号的带宽有些的限制在一定范围内，滤除杂波或高频信号，使采集到的数据更加精确。功率分析仪是一种常用的数据采集系统。图1是现有功率分析仪的结构图。如图1所示，现有的功率分析仪包括模拟和数字两个部分，首先由传感器101对输入电压信号进行跟踪采集，由信号调理模块102对跟踪采集得到的信号进行信号调理，包括消抖、滤波、保护、电平转换、隔离等，将得到的信号分别送入模拟线路带宽限制模块103和模拟频率带宽限制模块104，模拟线路带宽限制模块103用于限制采集信号的频率带宽，过滤噪声等信号，使后续参数分析更加准确，模拟频率带宽限制模块104用于以较模拟线路带宽限制模块103更低的截止频率限制采集信号的频率带宽，使测量得到的频率值更加准确。模拟线路带宽限制模块103输出的信号经ADC模块105进行模数转换后得到数字信号Data1输入至FPGA中的缓存模块107，模拟频率带宽限制模块104输出的信号由比较器106进行阈值比较得到方波信号Data2输入至FPGA中的缓存模块107，从而进行数字处理部分。FPGA中控制模块108用于对数据处理模块109的、频率测量模块110和参数分析模块111的相关操作进行控制。数据处理模块109从缓存模块107中读取信号Data1进行数据预处理后送入参数分析模块111，频率测量模块110从缓存模块107中读取信号Data2进行频率测量，将得到的频率值送入参数分析模块111。参数分析模块111对接收到的数据进行参数分析，通过通信接口112发送至上位机在面板中进行显示。可见，在现有的功率分析仪的电路设计中，带宽限制模块采用模拟电路来实现，主要由电阻、电容、电感等元器件构成，对外界环境比较敏感，存在电压漂移、温度漂移和噪声等问题，并且阻带衰减很难达到-60dB。而且模拟带宽限制模块一旦搭建完成很难修改参数，例如带宽限制的截止频率等，在实际应用时存在限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于数字带宽限制技术的功率分析仪，设计数字带宽限制模块代替模拟带宽限制模块，其性能更加稳定，截止带宽低、滤波效果更好，并且在有限资源内实现截止带宽可变。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于数字带宽限制技术的功率分析仪包括传感器、信号调理模块、ADC模块、缓存模块、带宽限制参数存储模块、中央控制模块、数字线路带宽限制模块、数字频率带宽限制模块、频率测量模块、参数分析模块、通信接口，其中缓存模块、带宽限制参数存储模块、中央控制模块、数字线路带宽限制模块、数字频率带宽限制模块、频率测量模块、参数分析模块、通信接口在FPGA中实现；传感器用于对输入电压信号进行跟踪采集，将采集信号输入信号调理模块；信号调理模块用于对采集信号进行信号调理，将调理后的信号发送至ADC模块；ADC模块用于对调整后的信号进行模数转换，将得到的数字信号DATAadc发送至缓存模块；缓存模块用于对数字信号DATAadc进行缓存；带宽限制参数存储模块205用于存储KL个截止频率对应的线路带宽限制参数以及KF个截止频率对应的频率带宽限制参数，i＝1，2，…，KL，j＝1，2，…，KF；线路带宽限制参数包括抽取系数插值系数和滤波器系数M＝N+1，N表示滤波器阶数，滤波器系数位宽记为T，频率带宽限制参数包括抽取系数和滤波器系数中央控制模块用于通过通信接口从上位机接收线路带宽限制的截止频率fcL、频率带宽限制模块的截止频率fcF以及参数分析指令，根据截止频率fcL和截止频率fcF从带宽限制参数存储模块中读取对应的线路带宽限制参数和频率带宽限制参数，对数字线路带宽限制模块的抽取系数DL、插值系数IL和滤波器系数BL进行设置，对数字频率带宽限制模块的抽取系数DF和滤波器系数BF进行设置；将参数分析指令转发至参数分析模块；数字线路带宽限制模块用于从缓存模块中读取信号DATAadc进行线路带宽限制，将得到的信号DataL发送至频率测量模块和参数分析模块；数字频率带宽限制模块用于从缓存模块中读取信号DATAadc进行频率带宽限制，将得到的信号DataF发送至频率测量模块；频率测量模块用于对接收到的信号DataF进行频率测量得到频率fF，并根据信号DataL对频率fF进行校验，校验过程如下：对信号DataL进行量化得到1bit信号，对其进行频率测量得到频率fB；由于数字频率带宽限制模块的截止频率比数字线路带宽限制模块要低，如果fF-fB＞ε，ε为预设的阈值，则说明此次频率fF测量得不够准确，不输出测量结果，否则频率fF测量准确，将频率fF作为测量结果输出至参数分析模块，并通过通信接口发送给上位机进行处理和显不；参数分析模块用于接收信号DataL和测量得到的频率值，根据参数分析指令进行参数分析，将参数分析结果通过通信接口发送给上位机进行处理和显示；通信接口用于实现中央控制模块、参数分析模块、频率测量模块与上位机之间的通信。本专利技术基于数字带宽限制技术的功率分析仪，传感器采集信号经信号调理模块调理后，由ADC模块进行模数转换，输入FPGA的缓存模块进行缓存；带宽限制参数存储模块预存若干截止频率对应的频率带宽限制参数，中央控制模块根据用户设置的截止频率读取参数对数字线路带宽限制模块和数字频率带宽限制模块进行设置，数字线路带宽限制模块从缓存模块中读取信号进行线路带宽限制发送至频率测量模块和参数分析模块，数字频率带宽限制模块从缓存模块中读取信号进行线路带宽限制发送至频率测量模块，频率根据接收的信号进行频率测量将结果发送至参数分析模块，参数分析模块进行参数分析输出结果。本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术利用FPGA的技术优势，在FPGA中设置数字带宽限制模块，精度高、抗干扰能力强，性能更加稳定，还可以节省很多硬件电路资源；(2)本专利技术设计的数据带宽限制模块可以修改截止频率对应的带宽限制参数，还可以在线实时配置，灵活性更强，可以实现精确的线性相位和多速率处理等模拟带宽限制无法实现的功能；(3)本专利技术中在进行频率测量时，通过线路带宽限制的结果对频率带宽限制得到的测量频率进行纠错，使频率测量的结果更加准确。附图说明图1是现有功率分析仪的结构图；图2是本专利技术基于数字带宽限制技术的功率分析仪的具体实施方式结构图；图3是图2中数字线路带宽限制模块的结构图；图4是图2中数字频率带宽限制模块的结构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。实施例图2是本专利技术基于数字带宽限制技术的功率分析仪的具体实施方式结构图。如图2所示，本专利技术基于数字带宽限制技术的功率分析仪包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字带宽限制技术的功率分析仪，其特征在于包括传感器、信号调理模块、ADC模块、缓存模块、带宽限制参数存储模块、中央控制模块、数字线路带宽限制模块、数字频率带宽限制模块、频率测量模块、参数分析模块、通信接口，其中缓存模块、带宽限制参数存储模块、中央控制模块、数字线路带宽限制模块、数字频率带宽限制模块、频率测量模块、参数分析模块、通信接口在FPGA中实现；传感器用于对输入电压信号进行跟踪采集，将采集信号输入信号调理模块；信号调理模块用于对采集信号进行信号调理，将调理后的信号发送至ADC模块；ADC模块用于对调整后的信号进行模数转换，将得到的数字信号DATAadc发送至缓存模块；缓存模块用于对数字信号DATAadc进行缓存；带宽限制参数存储模块205用于存储KL个截止频率

【技术特征摘要】
1.一种基于数字带宽限制技术的功率分析仪，其特征在于包括传感器、信号调理模块、ADC模块、缓存模块、带宽限制参数存储模块、中央控制模块、数字线路带宽限制模块、数字频率带宽限制模块、频率测量模块、参数分析模块、通信接口，其中缓存模块、带宽限制参数存储模块、中央控制模块、数字线路带宽限制模块、数字频率带宽限制模块、频率测量模块、参数分析模块、通信接口在FPGA中实现；传感器用于对输入电压信号进行跟踪采集，将采集信号输入信号调理模块；信号调理模块用于对采集信号进行信号调理，将调理后的信号发送至ADC模块；ADC模块用于对调整后的信号进行模数转换，将得到的数字信号DATAadc发送至缓存模块；缓存模块用于对数字信号DATAadc进行缓存；带宽限制参数存储模块205用于存储KL个截止频率对应的线路带宽限制参数以及KF个截止频率对应的频率带宽限制参数，i＝1,2,…,KL，j＝1,2,…,KF；线路带宽限制参数包括抽取系数插值系数和滤波器系数M＝N+1，N表示滤波器阶数，滤波器系数位宽记为T，频率带宽限制参数包括抽取系数和滤波器系数中央控制模块用于通过通信接口从上位机接收线路带宽限制的截止频率fcL、频率带宽限制模块的截止频率fcF以及参数分析指令，根据截止频率fcL和截止频率fcF从带宽限制参数存储模块中读取对应的线路带宽限制参数和频率带宽限制参数，对数字线路带宽限制模块的抽取系数DL、插值系数IL和滤波器系数BL进行设置，对数字频率带宽限制模块的抽取系数DF和滤波器系数BF进行设置；将参数分析指令转发至参数分析模块；数字线路带宽限制模块用于从缓存模块中读取信号DATAadc进行线路带宽限制，将得到的信号DataL发送至频率测量模块和参数分析模块；数字频率带宽限制模块用于从缓存模块中读取信号DATAadc进行频率带宽限制，将得到的信号DataF发送至频率测量模块；频率测量模块用于对接收到的信号DataF进行频率测量得到频率fF，并根据信号DataL对频率fF进行校验，校验过程如下：对信号DataL进行量化得到1bit信号，对其进行频率测量得到频率fB；由于数字频率带宽限制模块的截止频率比数字线路带宽限制模块要低，如果fF-fB＞ε，ε为预设的阈值，则说明此次频率fF测量得不够准确，不输出测量结果，否则频率fF测量准确，将频率fF作为测量结果输出至参数分析模块，并通过通信接口发送给上位机进行处理和显示；参数分析模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：程玉华，许波，陈凯，刘威，韩文强，盛翰民，赵佳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51