便携式电力线高频载波通道测试装置的研制.pdf

维普资讯 第34卷 第9期 继 电器 Vo1．34 No．9 2006年5月1日 RELAY May1，2006 49 便携式电力线高频载波通道测试装置的研制 王淑青，刘 辉，何 涛 (湖北工业大学，湖北 武汉430068) 摘要：介绍了便携式电力线高频载波通道测试装置设计思想、方法。设计中针对宽频率范围的高速采样特 点，硬件采用以FPGA为主的信号采集处理卡，经USB口与便携电脑相结合 ，处理方便 ；软件设计了数字信号 抽取运算和滤波器。该测试系统充分利用计算机显示、处理、存储功能，集成化程度高，是一多功能数字化的 智能测控系统。 关键词 ：高频载波；通道测试； FPGA； 高速采样控制 中图分类号 ：TP206 文献标识码：A 文章编号：1003-4897(2006)09-0049-04 于10Hz。频率合成范围为10Hz一620kHz，合成速 O 引言 率5Mbps。测量电平范围为一40一l0db，测量误差 电力线高频载波技术在电力行业和其它相关领 小于 ±0．5％。采用示波器显示、分析波形。 域得到了广泛应用，具有十分重要的地位。但现有 智能测试装置由信号采集处理卡和便携电脑或 的电力线载波通道检测设备却 比较落后，主要表现 PC机组成，其结构如图1。信号采集卡与计算机间 为：电路复杂、集成化程度低、性能不稳定、调试难度 通讯采用USB2．0接 口，16bits 20MHz速率。信号 高缺点，很多设备不具备实验规程融入功能和实验 采集处理卡负责信号采集处理，并将合成数字信号 数据记录和分析能力。虽然有些科技工作者作了大 转换成模拟信号并送出，并由可编程器件 (FPGA) 量研究，但现有新产品大多是由单片机或DSP微处 负责数据流控制。数据流从外部看以全双工工作模 理器系统与Pc机或便携电脑相组合 J，仍存在问 式，ADC和 DAC都以10MHz工作，由FPGA控制 题，主要表现在 ： ADC和DAC正常工作，并负责数据经USB口传送 ① 下位机电路设计复杂； 到计算机。USB上行、下行数据交替进行、时分复 ② 与计算机之间的接 口多简单串口，成为装置 用。上位机采用双缓冲，存取数据保证客观上连续 与计算机交换瓶颈； 性。采样合成数据在硬件上采用缓冲，从而保证采 ③ 没有充分利用计算机资源和灵活性； 样与合成均匀和连续。 ④ 用户不易二次开发。 鉴于存在以上问题，经过多年探索，研究出一套 USB 经济、实用的方案。采用以FPGA为主的信号采集 FPGA堂 L口 ：·PC 处理卡，经USBizl与便携电脑相结合，充分利用计 算机显示、处理、存储功能，集多功能于一体。 I__………………………… 曼 曼 哩主一j 1 硬件设计 图1 智能通道测试装置结构 Fig．1 Structureofintelligentchannelstestingdevice 1．1 总体设计 智能远动通道测试装置是一多功能数字化检测 1．2