內(nèi)置程控衰減器的電力線寬帶載波通信模塊組網(wǎng)測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力線寬帶載波通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力線載波通信模塊組網(wǎng)測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著高通創(chuàng)銳訊和華為海思相繼推出應(yīng)用于能源管理和家庭自動化的電力線寬帶載波芯片，電力線寬帶載波技術(shù)以更穩(wěn)定、更高速的優(yōu)勢逐漸取代窄帶電力線載波技術(shù)，進入電能表自動抄表系統(tǒng)、路燈控制和智能家居領(lǐng)域。然而，針對電力線寬帶載波通信模塊的組網(wǎng)測試平臺并沒有一個成熟的方案可以模擬出各種復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境以及實現(xiàn)靈活多變的路由方式，用來檢驗不同載波方案的路由算法和組網(wǎng)能力極限。
[0003]目前最接近的解決方案是公開號為103700244A的中國發(fā)明專利申請公開的一種電力線載波抄表組網(wǎng)測試系統(tǒng)，其為由一個集中器、載波衰減器和多個電能表組成的單相電力載波組網(wǎng)實驗平臺，集中器入線單元包括總?cè)刖€插排、總開關(guān)、隔離變壓器、第一載波衰減器、集中器和用于集中器入線單元內(nèi)各線路連接的第一接線排，載波電能表單元包括載波衰減器、載波電能表和用于載波電能表單元內(nèi)各線路連接的接線排；集中器入線單元與各載波電能表單元之間測試連接線分別通過第一接線排、接線排進行連接；該測試系統(tǒng)采用以一個集中器入線單元為主體、多只載波電能表單元的設(shè)置，實現(xiàn)單相電力線載波組網(wǎng)的實驗研宄；通過背面板接線箱中接線排接線、或者通過前面板上接線插孔，實現(xiàn)測試所需的網(wǎng)絡(luò)拓撲連接，從而滿足電力線載波抄表組網(wǎng)測試的需求。但是該測試系統(tǒng)采用電能表組網(wǎng)，而且需外接載波衰減器，體積大、屏蔽難、成本高，無法滿足大規(guī)模組網(wǎng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)置程控衰減器的電力線寬帶載波模塊的組網(wǎng)測試系統(tǒng)，可模擬各種現(xiàn)場環(huán)境及路由方式，檢驗不同寬帶載波方案的路由算法和組網(wǎng)能力極限，并且利用自身的載波通信方式來控制內(nèi)置的程控衰減器，從而可以計算機控制載波信號路由方向和各通信節(jié)點間衰減值大小。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案:
[0006]內(nèi)置程控衰減器的電力線寬帶載波通信模塊組網(wǎng)測試系統(tǒng)，包括:電源模塊、寬帶電力線載波路由模塊、處理單元及至少一個組網(wǎng)單元；所述處理單元與所述寬帶電力線載波路由模塊相連，所述寬帶電力線載波路由模塊通過屏蔽射頻線和一個組網(wǎng)單元相連，該組網(wǎng)單元通過屏蔽射頻線與其它組網(wǎng)單元級聯(lián)組網(wǎng)，所述電源模塊與所述組網(wǎng)單元相連，為所述組網(wǎng)單元供電；其中，所述組網(wǎng)單元包括電路基板、設(shè)置于所述電路基板上的載波信號程控衰減器、載波信號耦合器、數(shù)個載波模塊、載波信號電子開關(guān)、射頻連接口，所述電路基板設(shè)于金屬外殼內(nèi)，所述每一載波模塊與一設(shè)置于電路基板上的單片機相連，相鄰載波模塊之間通過信號線相連；所述射頻連接口包括與電源模塊相連的電源輸入連接口、與上級組網(wǎng)單元相連的上級路由節(jié)點連接口和與下級組網(wǎng)單元相連的下級路由節(jié)點連接口，所述電源輸入連接口與各載波模塊連接，所述上級路由節(jié)點連接口連載波信號耦合器后與每一個載波模塊相連，所述下級路由節(jié)點連接口經(jīng)載波信號電子開關(guān)、載波信號程控衰減器及載波信號耦合器后與每一個載波模塊相連，所述載波信號程控衰減器及載波信號電子開關(guān)通過控制線與電路基板上的一個單片機相連。
[0007]優(yōu)選的，所述電源模塊為直流電源。
[0008]優(yōu)選的，所述載波信號耦合器由兩個0.1uF的電容，其中一個電容接地。
[0009]優(yōu)選的，載波信號程控衰減器包括4級載波信號衰減電路以及分別與每級載波信號衰減電路連接的4個電子開關(guān)，所述一個電子開關(guān)控制一級載波信號衰減電路的通斷。
[0010]優(yōu)選的，所述每一級載波信號衰減電路均為Π型電阻衰減電路。
[0011]優(yōu)選的，所述電子開關(guān)由電容C259、C260、電阻R219、R221、R222、開關(guān)二極管D2和三極管Q2組成，其中，所述開關(guān)二極管D2的正極接電阻R219后接電源、負極接電阻R221后與三極管Q2的集電極相連、基極接電阻R222后與單片機相連，所述三極管Q2的發(fā)射極接地，電容C295 —端接地、一端接電源，所述電子開關(guān)的一個連接端經(jīng)電容C259后與開關(guān)二極管D2的正極相連，另一個連接端經(jīng)電容C260后與開關(guān)二極管D2的負極相連，所述連接端用于與載波信號衰減電路相連。
[0012]優(yōu)選的，所述載波信號電子開關(guān)設(shè)置于所述載波信號衰減電路與下級路由節(jié)點連接口之間，用于控制載波信號通斷以及與下級組網(wǎng)單元之間的傳輸通道的通斷。
[0013]優(yōu)選的，還包括與所述處理單元及組網(wǎng)單元相連的任意波發(fā)生器，所述任意波發(fā)生器與所述組網(wǎng)單元的上級路由節(jié)點連接口相連。
[0014]優(yōu)選的，所述載波模塊通過2x6腳的排針排母與單片機相連。
[0015]優(yōu)選的，所述載波模塊通過2x4腳的雙排排針排母與載波信號耦合器相連，所述排母插座的2腳和7腳間接電阻R321，2腳同時和I腳相連，7腳同時和8腳相連，3-6腳為空腳，I腳接電阻R322后連載波信號耦合器的L_PLC端，8腳接電阻R323后連載波信號耦合器的N_PLC端。
[0016]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的組網(wǎng)單元電路基板上可插接多個可更換的載波模塊，每個載波模塊與一個單片機相連，載波模塊的物理地址從單片機讀入，可以方便更換載波模塊，而且更換任何載波模塊都不會影響系統(tǒng)設(shè)置，單片機內(nèi)可寫入電表、路燈控制或智能家居等客戶程序，作多種應(yīng)用的組網(wǎng)測試。而且每一個組網(wǎng)單元均設(shè)有用于通過屏蔽射頻線與相鄰的上級路由節(jié)點相連的上級路由節(jié)點連接口、用于通過屏蔽射頻線與相鄰下級路由節(jié)點相連的下級路由節(jié)點連接口及電源輸入連接口，組網(wǎng)單元內(nèi)置可以利用自身的載波通信方式來控制的程控衰減器，可以控制各通信節(jié)點間衰減值大小和載波信號路由方向，實現(xiàn)計算機自適應(yīng)組網(wǎng)。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖2為本發(fā)明組網(wǎng)單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖3為本發(fā)明實施例單片機的電路示意圖；
[0021]圖4為2x4腳的雙排插座的電路示意圖；
[0022]圖5為2x6腳的雙排插座的電路示意圖；
[0023]圖6為下級路由節(jié)點連接口的電路連接圖；
[0024]圖7為電子開關(guān)的電路圖；
[0025]圖8為上級路由節(jié)點連接口的電路連接圖；
[0026]圖9為電源輸入連接口的電路連接圖。
[0027]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細地說明。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，本實施例的電力線寬帶載波通信模塊的組網(wǎng)測試系統(tǒng)包括電源模塊1、寬帶電力線載波路由模塊2、處理單元3及至少一個組網(wǎng)單元4。寬帶電力線載波路由模塊2與處理單元3之間通過數(shù)據(jù)傳輸線相連，所采用的數(shù)據(jù)傳輸線可以是雙絞線、同軸電纜、光纖等網(wǎng)線，本發(fā)明的處理單元3為計算機。寬帶電力線載波路由模塊2作為組網(wǎng)主節(jié)點，其通過屏蔽射頻線和一個組網(wǎng)單元4相連，該與寬帶電力線載波路由模塊2相連的組網(wǎng)單元4再通過屏蔽射頻線與其它組網(wǎng)單元級聯(lián)組網(wǎng)。寬帶電力線載波路由模塊2為低壓寬帶電力線載波通信單元，該低壓寬帶電力線載波通信單元為市場上銷售的產(chǎn)品，其符合國標Q-GDW 1379.4-2013電力用戶用電信息采集系統(tǒng)檢驗技術(shù)規(guī)范第4部分(通信單元檢驗技術(shù)規(guī)范)中終端用通信單元的要求。電源模塊I與組網(wǎng)單元4相連，為組網(wǎng)單元4供電，本發(fā)明的電源模塊I采用直流電源，具體可選用12V的交流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源，本實施例中電源模塊I可通過屏蔽射頻線為四個組網(wǎng)單元供電。
[0029]本發(fā)明可設(shè)置多個組網(wǎng)單元4，每個組網(wǎng)單元4的結(jié)構(gòu)均相同，組網(wǎng)單元4之間通過屏蔽電纜相連。參照圖2，組網(wǎng)單元4包括載波信號程控衰減器4-1、載波信號耦合器4-2、數(shù)個載波模塊4-3、電路基板4-4、載波信號電子開關(guān)4-5、射頻連接口 4-6及金屬外殼(未圖示)，其中，載波信號程控衰減器4-1、載波信號耦合器4-2、載波模塊4-3、載波信號電子開關(guān)4-5、射頻連接口 4-6均設(shè)置于電路基板4-4上，電路基板4-4設(shè)置于金屬外殼內(nèi)，以阻斷節(jié)點間空間耦合。本發(fā)明的射頻連接口 4-6包括電源輸入連接口 4-6a、上級路由節(jié)點連接口 4-6b和下級路由節(jié)點連接口 4-6c，電源輸入連接口 4-6a與電源模塊I相連，電源輸入連接口 4-6a通過屏蔽射頻線與各載波模塊連接，為各載波模塊提供直流電源。相鄰載波模塊4-3之間通過信號線相連，載波模塊4-3通過排針排母(連接件)與電路基板4-4相連。上級路由節(jié)點連接口 4-6b用于通過屏蔽射頻線與相鄰的上級路由節(jié)點(組網(wǎng)單元)相連，上級路由節(jié)點連接口 4-6b連載波信號耦合器4-2后與每一個載波模塊4-3相連。下級路由節(jié)點連接口 4-6c用于通過屏蔽射頻線與相鄰下級路由節(jié)點(組網(wǎng)單元)相連，下級路由節(jié)點連接口 4-6c經(jīng)載波信號電子開關(guān)4-5、載波信號程控衰減器4-1及載波信號耦合器4-2后與每一個載波模塊4-3相連。載波信號程控衰減器4-1及載波信號電子開關(guān)4-5通過控制線與電路基板上的一個單片機相連，該單片機可控制載波信號程控衰減器4-1及載波信號電子開關(guān)4-5的工作狀態(tài)。本實施例中的上級路由節(jié)點連接口 4-6b和下級路由節(jié)點連接口 4-6c均為兩個。處理單元通過載波通信控制設(shè)置于組網(wǎng)單元內(nèi)的載波信號程控衰減器和載波信號電子開關(guān)，從而可以控制各通信節(jié)點間衰減值大小和載波信號路由方向，實現(xiàn)計算機程控靈活組網(wǎng)。
[0030]本實施例電路基板4-4上設(shè)置了 15個載波模塊4-3以及與載波模塊數(shù)量對應(yīng)的單片機(未圖示)，每個載波模塊連接電路基板上的一個單片機，用于控制一個下級路由節(jié)點連接口上的載波信號程控衰減器及載波信號電子開關(guān)的單片機為15個單片機中的一個，本實施例中有兩個下級路由節(jié)點連接口，用于控制載波信號程控衰減器及載波信號電子開關(guān)的單片機就有兩個。本實施例單片機的型號為R5F21284(圖3)，載波模塊上電后讀入單片機地址作為自身地址。載波模塊通過排針排母與電路基板相連，可以方便更換載