一种电力线载波窄带通信信道特性模拟电路制造技术

一种电力线载波窄带通信信道特性模拟电路，包括：噪声注入模块，向电力线载波窄带通信信道的载波信号中注入模拟噪声信号，生成叠加信号；电压缩小模块，减小叠加信号的电压；A/D转换器，将电压缩小模块输出的叠加信号转换为数字信号；数字信号处理芯片，对数字信号进行信号衰减、相位偏移及频率响应特性的信号模拟；D/A转换器，将数字信号处理芯片输出的数字信号转换为模拟信号；电压放大模块，对模拟信号进行电压放大；功率放大模块，将经过电压放大的模拟信号进行功率放大并输出。采用数字双向模拟方式实现信号衰减、相位偏移及频率响应的模拟，避免了噪声和误差引入；通过噪声注入进行模拟信号的低价可以完全覆盖噪声信号带宽范围。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于电力通信技术，特别是关于电力线载波通信技术，具体的讲是 关于一种电力线载波窄带通信信道特性模拟电路。
技术介绍
电力线路是电力企业的自有“通信资源”，是自然连接采集设备和计量设备的“通 信线路”，作为采集系统的通信媒介，不需要额外投资和施工建设通信线路，具有不可比拟 的绝对优势，是实现用户用电信息采集的最合理选择。低压电力线载波通信由于其信道资 源丰富、连接方便等特点，在电能信息采集、智能家居、宽带互联等领域具有很好的应用前 景，是智能电网的重要实现手段。由于低压电力线载波通信技术具有诸多显著特点，我国早 在90年代初就开始探索低压电力线载波通信技术在自动抄表中的应用，目前，低压电力线 窄带通信已经成为电力用户用电信息采集系统主要的本地通信手段。随着技术的进步，低 压电力线载波通信技术正从窄带点对点数据传输向宽带组网通信的方向发展。由于电力线路原本是为用电设备传送电能设计的，而不是为通信设计的，因此其 特性在很多方面难以直接满足载波通信的要求。电力线信道的通信环境恶劣，存在阻抗匹 配性差、噪声干扰不可预测、信号衰减强烈、信道特性时变性高等特点，电力线载波通信技 术的研究存在诸多困难。因此需要在深入分析通信环境和信道模型的基础上，根据电力线 载波通信信道的信号传输特性，建立低压电力线载波通信信道的模拟试验系统，实现对低 压电力线载波通信信道的多径、衰减、相位偏移和频率变化特性的模拟。目前国内外对于低压电力线载波通信信道模拟方面的研究基本处于初期阶段，没 有形成统一的信道模拟标准，现有信道模拟方案的设计主要是以无源的阻容元件为主，利 用计算机控制的继电组，模拟不同的典型现场条件，实现对低压电力线载波通信信道输入 阻抗特性、传输衰减特性和干扰噪声特性的模拟，主要组成设备包括计算机通信系统、程控 衰减器、程控噪声模拟器、程控阻抗模拟器、频谱仪、示波器、人工电源网络、净化电源、工控 机以及测控软件。该信道模拟方法利用隔离变压器和人工电源网络实现与市电网络的净化 隔离，同时利用衰减很小的传输导线搭建一条较为干净的窄带载波通信模拟信道，通过在 模拟信道上串联专用的程控衰减设备来模拟信道衰减特性的变化，通过在模拟信道上串联 程控滤波器设备来模拟信道频率响应特性的变化，通过任意波形发生器、功率放大器和噪 声注入单元来模拟信道上的噪声影响，通过电力线负载阻抗模拟网络来模拟信道的阻抗特 性变化。专利技术人在实现本技术的过程中，发现现有技术中至少存在如下不足现有的信道模拟方式存在着仪器设备种类较多，造价高昂，体积庞大，操作复杂的 缺点，同时由于所采用的仪器设备并非专门为低压电力线载波通信信道特性的模拟而设 计，仪器设备功能指标浪费较为严重，在模拟信道上串联组合以后也只能对部分通信性能 进行简单的模拟，系统性较差，因此限制了这种信道模拟方式的效果。
技术实现思路
本技术提供一种电力线载波窄带通信信道特性模拟电路，以实现数字双向模 拟，并通过噪声注入实现噪声信号带宽的全面覆盖。为了实现上述目的，在一实施例中，提供一种电力线载波窄带通信信道特性模拟 电路，所述的电路包括噪声注入模块，向所述电力线载波窄带通信信道的载波信号中注入 模拟噪声信号，生成叠加信号；电压缩小模块，与所述的噪声注入模块耦接，减小所述叠加 信号的电压；A/D转换器，与所述的电压缩小模块耦接，将电压缩小模块输出的叠加信号转 换为数字信号；数字信号处理芯片，与所述的A/D转换器耦接，对所述的数字信号进行信 号衰减、相位偏移及频率响应特性的信号模拟；D/A转换器，与所述的数字信号处理芯片耦 接，将所述数字信号处理芯片输出的数字信号转换为模拟信号；电压放大模块，与所述的 A/D转换器耦接，对所述的模拟信号进行电压放大；功率放大模块，与所述的电压放大模块 耦接，将经过电压放大的模拟信号进行功率放大并输出。所述的数字信号处理芯片包括输入滤波器，对输入所述数字信号处理芯片的数 字信号进行频率响应特性模拟；移相模块，与所述的输入滤波器耦接，对频率响应特性模拟 后的数字信号进行相位偏移模拟；衰减模块，与所述的移相模块耦接，对相位偏移后的数字 信号进行信号衰减模拟。所述的数字信号处理芯片可以为FPGA芯片。所述的载波信号包括下行载波信号及上行载波信号。所述电路的两端分别连接集 中器载波通信模块及采集终端载波通信模块。所述的集中器载波通信模块及采集终端载波 通信模块分别向所述的电路发出下行载波信号及下行载波信号。所述的电路还包括多个 供电模块及时钟模块，为电路供电，所述的多个供电模块分别为电路中的多个元件供电所 述的时钟模块为电路提供时钟参考信号。本技术的有益技术效果采用数字双向模拟方式实现信号衰减、相位偏移及 频率响应的模拟，避免了噪声和误差引入；通过噪声注入进行模拟信号的低价可以完全覆 盖噪声信号带宽范围。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中图1为本技术电力线载波窄带通信信道特性模拟电路的结构示意图；图2为本技术实施例下行信道模拟的噪声注入模块路、信号电压缩小模块、 A/D转换器的电路管脚连接图；图3为本技术实施例FPGA芯片管脚连接图；图4为本技术实施例下行信道模拟的D/A转换器电路、电压放大模块和功率 放大模块的电路管脚连接图；图5为本技术实施例上行信道模拟的噪声注入模块路、信号电压缩小模块、 A/D转换器的电路管脚连接图；图6为本技术实施例上行信道模拟的D/A转换器电路、电压放大模块和功率放大模块的电路管脚连接图；图7为本技术实施例FPGA芯片内部载波通信信道模拟的结构框图；图8为本技术实施例多个供电模块分别为多个元件提供电源的结构示意图；图9为本技术实施例时钟模块部分管脚连接图；图10为本技术实施例整套低压电力线窄带载波通信性能测试系统的结构示 意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图对 本技术实施例做进一步详细说明。在此，本技术的示意性实施例及其说明用于解 释本技术，但并不作为对本技术的限定。随着数字信号处理技术的发展，各类数字信号处理芯片的处理能力和处理速度都 得到了巨大的提高，数字信号处理芯片被广泛应用于各种数字信号处理领域。由于其具有 信号处理灵活，频域分析能力强，模型表示准确等模拟信号处理手段无法达到的优点，数字 信号处理技术在无线通信信道的仿真领域具有光明的应用前景。基于这种情况，本技术设计了电力线载波窄带通信信道特性模拟电路，用以 对信号在低压电力线载波窄带通信信道中传输的变化情况进行模拟。该电路不但可以有效 地模拟低压电力线载波窄带通信信道中的衰减、相位偏移和频率响应等主要特性，还可以 模拟信号在传输过程中的特性时变、多普勒相移、频率非线性畸变等变化情况。如图1所示，本技术提供了一种电力线载波窄带通信信道特性模拟电路，该 电路100包括噪声注入模块101，电压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电力线载波窄带通信信道特性模拟电路，其特征在于，所述的电路包括：噪声注入模块，向所述电力线载波窄带通信信道的载波信号中注入模拟噪声信号，生成叠加信号；电压缩小模块，与所述的噪声注入模块耦接，减小所述叠加信号的电压；Ａ／Ｄ转换器，与所述的电压缩小模块耦接，将电压缩小模块输出的叠加信号转换为数字信号；数字信号处理芯片，与所述的Ａ／Ｄ转换器耦接，对所述的数字信号进行信号衰减、相位偏移及频率响应特性的信号模拟；Ｄ／Ａ转换器，与所述的数字信号处理芯片耦接，将所述数字信号处理芯片输出的数字信号转换为模拟信号；电压放大模块，与所述的Ａ／Ｄ转换器耦接，对所述的模拟信号进行电压放大；功率放大模块，与所述的电压放大模块耦接，将经过电压放大的模拟信号进行功率放大并输出。

【技术特征摘要】
1.一种电力线载波窄带通信信道特性模拟电路，其特征在于，所述的电路包括噪声注入模块，向所述电力线载波窄带通信信道的载波信号中注入模拟噪声信号，生 成叠加信号；电压缩小模块，与所述的噪声注入模块耦接，减小所述叠加信号的电压；A/D转换器，与所述的电压缩小模块耦接，将电压缩小模块输出的叠加信号转换为数字信号；数字信号处理芯片，与所述的A/D转换器耦接，对所述的数字信号进行信号衰减、相位 偏移及频率响应特性的信号模拟；D/A转换器，与所述的数字信号处理芯片耦接，将所述数字信号处理芯片输出的数字信 号转换为模拟信号；电压放大模块，与所述的A/D转换器耦接，对所述的模拟信号进行电压放大； 功率放大模块，与所述的电压放大模块耦接，将经过电压放大的模拟信号进行功率放 大并输出。2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述的数字信号处理芯片包括 输入滤波器，对输入所述数字信号处理芯片的数字信号进行频率响应特性模拟；移相模块，与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田海亭，袁瑞铭，王思彤，宋伟，易忠林，宋雨虹，李顺昕，钟侃，鲁观娜，周晖，杨晓波，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11