[實用新型]一種電力線載波窄帶通信信道特性模擬電路

有效

• 申請號: 201020650158.0
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN201928287U
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 田海亭;袁瑞銘;王思彤;宋偉;易忠林;宋雨虹;李順昕;鐘侃;魯觀娜;周暉;楊曉波
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04B3/54
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本實用新型是關于電力通信技術，特別是關于電力線載波通信技術，具體的講是關于一種電力線載波窄帶通信信道特性模擬電路。

背景技術

電力線路是電力企業的自有“通信資源”，是自然連接采集設備和計量設備的“通信線路”，作為采集系統的通信媒介，不需要額外投資和施工建設通信線路，具有不可比擬的絕對優勢，是實現用戶用電信息采集的最合理選擇。低壓電力線載波通信由于其信道資源豐富、連接方便等特點，在電能信息采集、智能家居、寬帶互聯等領域具有很好的應用前景，是智能電網的重要實現手段。由于低壓電力線載波通信技術具有諸多顯著特點，我國早在90年代初就開始探索低壓電力線載波通信技術在自動抄表中的應用，目前，低壓電力線窄帶通信已經成為電力用戶用電信息采集系統主要的本地通信手段。隨著技術的進步，低壓電力線載波通信技術正從窄帶點對點數據傳輸向寬帶組網通信的方向發展。

由于電力線路原本是為用電設備傳送電能設計的，而不是為通信設計的，因此其特性在很多方面難以直接滿足載波通信的要求。電力線信道的通信環境惡劣，存在阻抗匹配性差、噪聲干擾不可預測、信號衰減強烈、信道特性時變性高等特點，電力線載波通信技術的研究存在諸多困難。因此需要在深入分析通信環境和信道模型的基礎上，根據電力線載波通信信道的信號傳輸特性，建立低壓電力線載波通信信道的模擬試驗系統，實現對低壓電力線載波通信信道的多徑、衰減、相位偏移和頻率變化特性的模擬。

目前國內外對于低壓電力線載波通信信道模擬方面的研究基本處于初期階段，沒有形成統一的信道模擬標準，現有信道模擬方案的設計主要是以無源的阻容元件為主，利用計算機控制的繼電組，模擬不同的典型現場條件，實現對低壓電力線載波通信信道輸入阻抗特性、傳輸衰減特性和干擾噪聲特性的模擬，主要組成設備包括計算機通信系統、程控衰減器、程控噪聲模擬器、程控阻抗模擬器、頻譜儀、示波器、人工電源網絡、凈化電源、工控機以及測控軟件。該信道模擬方法利用隔離變壓器和人工電源網絡實現與市電網絡的凈化隔離，同時利用衰減很小的傳輸導線搭建一條較為干凈的窄帶載波通信模擬信道，通過在模擬信道上串聯專用的程控衰減設備來模擬信道衰減特性的變化，通過在模擬信道上串聯程控濾波器設備來模擬信道頻率響應特性的變化，通過任意波形發生器、功率放大器和噪聲注入單元來模擬信道上的噪聲影響，通過電力線負載阻抗模擬網絡來模擬信道的阻抗特性變化。

發明人在實現本實用新型的過程中，發現現有技術中至少存在如下不足：

現有的信道模擬方式存在著儀器設備種類較多，造價高昂，體積龐大，操作復雜的缺點，同時由于所采用的儀器設備并非專門為低壓電力線載波通信信道特性的模擬而設計，儀器設備功能指標浪費較為嚴重，在模擬信道上串聯組合以后也只能對部分通信性能進行簡單的模擬，系統性較差，因此限制了這種信道模擬方式的效果。

實用新型內容

本實用新型提供一種電力線載波窄帶通信信道特性模擬電路，以實現數字雙向模擬，并通過噪聲注入實現噪聲信號帶寬的全面覆蓋。

為了實現上述目的，在一實施例中，提供一種電力線載波窄帶通信信道特性模擬電路，所述的電路包括：噪聲注入模塊，向所述電力線載波窄帶通信信道的載波信號中注入模擬噪聲信號，生成疊加信號；電壓縮小模塊，與所述的噪聲注入模塊耦接，減小所述疊加信號的電壓；A/D轉換器，與所述的電壓縮小模塊耦接，將電壓縮小模塊輸出的疊加信號轉換為數字信號；數字信號處理芯片，與所述的A/D轉換器耦接，對所述的數字信號進行信號衰減、相位偏移及頻率響應特性的信號模擬；D/A轉換器，與所述的數字信號處理芯片耦接，將所述數字信號處理芯片輸出的數字信號轉換為模擬信號；電壓放大模塊，與所述的A/D轉換器耦接，對所述的模擬信號進行電壓放大；功率放大模塊，與所述的電壓放大模塊耦接，將經過電壓放大的模擬信號進行功率放大并輸出。

所述的數字信號處理芯片包括：輸入濾波器，對輸入所述數字信號處理芯片的數字信號進行頻率響應特性模擬；移相模塊，與所述的輸入濾波器耦接，對頻率響應特性模擬后的數字信號進行相位偏移模擬；衰減模塊，與所述的移相模塊耦接，對相位偏移后的數字信號進行信號衰減模擬。所述的數字信號處理芯片可以為FPGA芯片。

所述的載波信號包括下行載波信號及上行載波信號。所述電路的兩端分別連接集中器載波通信模塊及采集終端載波通信模塊。所述的集中器載波通信模塊及采集終端載波通信模塊分別向所述的電路發出下行載波信號及下行載波信號。所述的電路還包括：多個供電模塊及時鐘模塊，為電路供電，所述的多個供電模塊分別為電路中的多個元件供電所述的時鐘模塊為電路提供時鐘參考信號。