微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)，涉及智能用電領(lǐng)域中的微功率無(wú)線通信產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)，包括：頻譜分析儀，用于利用內(nèi)部本振將被測(cè)信號(hào)下變至中頻信號(hào)；接收機(jī)測(cè)試儀，用于模擬被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)不同臺(tái)區(qū)的衰落特點(diǎn)；矢量信號(hào)源，用于將中頻信號(hào)變頻至原輸入的射頻信號(hào)的頻率上，并設(shè)置整個(gè)模擬過(guò)程中信號(hào)的衰減值；指標(biāo)測(cè)試計(jì)算機(jī)，用于控制信號(hào)發(fā)送和對(duì)所述矢量信號(hào)源上變頻后的信號(hào)進(jìn)行測(cè)試和分析；兩個(gè)環(huán)形器，用于隔離整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射鏈路和接收鏈路，使得整個(gè)系統(tǒng)形成為雙向鏈路。本實(shí)用新型現(xiàn)對(duì)不同臺(tái)區(qū)條件下無(wú)線產(chǎn)品的性能檢定，依據(jù)微功率無(wú)線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的一些參數(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)微功率無(wú)線產(chǎn)品的檢測(cè)工作。
【專利說(shuō)明】微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能用電領(lǐng)域中的微功率無(wú)線通信產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)和智能用電技術(shù)的發(fā)展，使得各種無(wú)線通信產(chǎn)品被越來(lái)越多的用于計(jì)量裝備和智能交互終端，以便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、狀態(tài)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制功能。就目前發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，通信網(wǎng)已經(jīng)逐步與計(jì)量終端等傳感器合成為通信網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而形成了“物聯(lián)通信網(wǎng)”的概念。
[0003]將微功率無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用在低壓配電網(wǎng)電能信息采集系統(tǒng)與管理系統(tǒng)領(lǐng)域一直是電力行業(yè)應(yīng)用關(guān)注的熱點(diǎn)，近年來(lái)，在北美、澳大利亞、歐洲等國(guó)家和地區(qū)面向配電網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也開始大規(guī)模部署和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)也有幾個(gè)行業(yè)公司推出了相關(guān)的產(chǎn)品和無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)解決方案，并在區(qū)域市場(chǎng)經(jīng)過(guò)幾年時(shí)間的試點(diǎn)和開始規(guī)模化的應(yīng)用。
[0004]應(yīng)用的日益廣泛，隨之而來(lái)的卻是用電側(cè)各種無(wú)線通信產(chǎn)品性能技術(shù)發(fā)展的相對(duì)滯后。現(xiàn)階段，由于受到技術(shù)水平的制約，微功率無(wú)線通信產(chǎn)品的檢測(cè)僅僅停留在各個(gè)行業(yè)公司內(nèi)部，并未形成統(tǒng)一化的技術(shù)檢測(cè)，并且模擬手段比較簡(jiǎn)單，能夠模擬的性能指標(biāo)很少，模擬過(guò)程中也無(wú)法有效模擬無(wú)線信道的特性，效果并不理想。
[0005]隨著儀器自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)處理能力的提高，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，即通過(guò)建立器件、部件乃至系統(tǒng)的模型，來(lái)完成對(duì)通信產(chǎn)品的分析、設(shè)計(jì)以及性能優(yōu)化與評(píng)估測(cè)試，顯示出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。
[0006]現(xiàn)有的無(wú)線信道仿真系統(tǒng)多針對(duì)無(wú)線公網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行測(cè)試，且產(chǎn)生了多種較為成熟的設(shè)備和技術(shù)方案。
[0007]其中以美國(guó)Agilent公司的產(chǎn)品較為多見(jiàn)，Agilent公司的N5106A PXB MIMO接收機(jī)測(cè)試儀可準(zhǔn)確仿真復(fù)雜的無(wú)線信道特征，如時(shí)變多徑延時(shí)分布、快衰落(Rayleigh、Rician和Nakagami)、慢衰落(陰影效應(yīng))以及信道損耗、噪聲及多普勒效應(yīng)等，并且能夠有效的解決在實(shí)際無(wú)線信道條件下多天線信號(hào)產(chǎn)生和信道仿真的需求，可以快速生成真實(shí)環(huán)境下的MMO環(huán)境和MMO信道。
[0008]圖1為公網(wǎng)的無(wú)線信道模擬方案，由N9020A MXA頻譜儀、N5106A PXB和E4438C矢量信號(hào)源構(gòu)成，E4438C與N9020A分別完成信號(hào)的上變頻和下變頻功能，N5106PXB內(nèi)有預(yù)置的WCDMA、GSM/GPRS多種制式下的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線信道衰落模型，測(cè)試過(guò)程中采用E5515C (無(wú)線綜測(cè)儀)模擬基站信號(hào)即可對(duì)下行鏈路的產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試。圖2為測(cè)試系統(tǒng)的接線圖，根據(jù)實(shí)際環(huán)境完成無(wú)線信道參數(shù)的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的性能指標(biāo)檢測(cè)，其中，無(wú)線綜測(cè)儀發(fā)送測(cè)試信號(hào)，在無(wú)線公網(wǎng)中模擬主站，其中的被測(cè)產(chǎn)品為無(wú)線公網(wǎng)測(cè)試產(chǎn)品，比如手機(jī)等，可檢測(cè)被測(cè)產(chǎn)品的最大最小輸出功率、頻率容限及占用帶寬等指標(biāo)。
[0009]以上測(cè)試系統(tǒng)為單工通信，未能形成測(cè)試環(huán)路，若應(yīng)用于微功率無(wú)線測(cè)試則無(wú)法模擬集中器模塊與表模塊的雙向命令與數(shù)據(jù)傳送功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集成功率指標(biāo)的測(cè)試。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)微功率無(wú)線通信的測(cè)試。
[0011]本實(shí)用新型提供了一種微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)，包括:
[0012]頻譜分析儀，用于利用內(nèi)部本振將被測(cè)信號(hào)下變至中頻信號(hào)，送入接收機(jī)測(cè)試儀中進(jìn)行分析處理；
[0013]接收機(jī)測(cè)試儀，用于將所述頻譜分析儀輸入的中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行衰落仿真，根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境設(shè)置相應(yīng)的信道參數(shù)，模擬被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)不同臺(tái)區(qū)的衰落特點(diǎn)；
[0014]矢量信號(hào)源，用于對(duì)經(jīng)過(guò)所述接收機(jī)測(cè)試儀仿真的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理，將中頻信號(hào)變頻至原輸入的射頻信號(hào)的頻率上，并設(shè)置整個(gè)模擬過(guò)程中信號(hào)的衰減值；
[0015]指標(biāo)測(cè)試計(jì)算機(jī)，用于控制信號(hào)發(fā)送和對(duì)所述矢量信號(hào)源上變頻后的信號(hào)進(jìn)行測(cè)試和分析；
[0016]兩個(gè)環(huán)形器，分別與所述頻譜分析儀及矢量信號(hào)源相連，用于隔離整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射鏈路和接收鏈路，使得整個(gè)系統(tǒng)形成為雙向鏈路。
[0017]本實(shí)用新型將無(wú)線公網(wǎng)信道測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用于電力領(lǐng)域中的微功率無(wú)線產(chǎn)品的檢測(cè)中，并針對(duì)此測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用于用電信息采集系統(tǒng)本地通信領(lǐng)域中存在的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，搭建了可模擬微功率無(wú)線信道的信道仿真測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)建立接近現(xiàn)場(chǎng)臺(tái)區(qū)特征的無(wú)線信道環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同臺(tái)區(qū)條件下無(wú)線產(chǎn)品的性能檢定，依據(jù)微功率無(wú)線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的一些參數(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)微功率無(wú)線產(chǎn)品的檢測(cè)工作。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)線公網(wǎng)的測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中圖1所不測(cè)試系統(tǒng)的接線圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中圖3所示仿真系統(tǒng)的接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0023]本實(shí)用新型將無(wú)線公網(wǎng)信道測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用于電力領(lǐng)域中的微功率無(wú)線產(chǎn)品的檢測(cè)中，并針對(duì)此測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用于用電信息采集系統(tǒng)本地通信領(lǐng)域中存在的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，搭建了可模擬微功率無(wú)線信道的信道仿真測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)建立接近現(xiàn)場(chǎng)臺(tái)區(qū)特征的無(wú)線信道環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同臺(tái)區(qū)條件下無(wú)線產(chǎn)品的性能檢定，依據(jù)微功率無(wú)線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中的一些參數(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對(duì)微功率無(wú)線產(chǎn)品的檢測(cè)工作。
[0024]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)主要由頻譜分析儀、接收機(jī)測(cè)試儀、矢量信號(hào)源、環(huán)形器、屏蔽箱和指標(biāo)測(cè)試計(jì)算機(jī)構(gòu)成，其中:
[0025]頻譜分析儀1，作為整個(gè)系統(tǒng)衰落仿真的射頻輸入，其工作原理等同于一個(gè)超外差接收機(jī)，基本功能是由內(nèi)部本振來(lái)將被測(cè)信號(hào)下變至中頻信號(hào)，然后在中頻上進(jìn)行分析處理，得到幅度和頻譜。采用Agilent N9020A MXA頻譜儀。
[0026]接收機(jī)測(cè)試儀2，用于將頻譜分析儀輸入的中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行衰落仿真，不同應(yīng)用環(huán)境的信道特點(diǎn)不盡相同，設(shè)置的信道參數(shù)值也不同。可根據(jù)實(shí)測(cè)或理論分析已建立完成的農(nóng)村、城鎮(zhèn)和大城市等用電臺(tái)區(qū)信道的模型來(lái)設(shè)置信道參數(shù)，完成包括衰減值、多徑參數(shù)、相位、噪聲以及環(huán)境的其他特有參數(shù)等的設(shè)置，建立預(yù)置信道模型，模擬被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)不同臺(tái)區(qū)的衰落特點(diǎn)。采用N5106A PXB。
[0027]矢量信號(hào)源3，用于對(duì)經(jīng)過(guò)接收機(jī)測(cè)試儀仿真的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理，將中頻信號(hào)變頻至原輸入的射頻信號(hào)的頻率上，同時(shí)可設(shè)置整個(gè)模擬過(guò)程中信號(hào)的衰減值。此時(shí)由矢量信號(hào)源輸出的信號(hào)即為經(jīng)過(guò)預(yù)置臺(tái)區(qū)信道仿真后的射頻信號(hào)。采用E4438C矢量信號(hào)源。
[0028]指標(biāo)測(cè)試計(jì)算機(jī)4，用于控制信號(hào)發(fā)送和對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)矢量信號(hào)源上變頻后的信號(hào)直接送入指標(biāo)測(cè)試計(jì)算機(jī)中進(jìn)行測(cè)試和分析，包括對(duì)抄讀成功率的測(cè)試、串口數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)以及通信協(xié)議的測(cè)試，并可連接示波器、頻譜分析儀等儀器，對(duì)信號(hào)的接受靈敏度、可接受頻偏等其他指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。
[0029]環(huán)形器5，環(huán)形器通過(guò)接口與接口之間的衰減隔離實(shí)現(xiàn)單向時(shí)針的通路，用于隔離整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射鏈路和接收鏈路，使得整個(gè)系統(tǒng)形成為雙向鏈路。無(wú)線公網(wǎng)測(cè)試只要求對(duì)終端產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，因此測(cè)試方向?yàn)閱蜗蜴溌罚欢鴮?duì)于微功率無(wú)線通信方式，發(fā)送端和接收端都有相應(yīng)的測(cè)試指標(biāo)，因此需要模擬雙向鏈路。環(huán)形器的接入并不改變信號(hào)的特性，因此不論是輸入或者輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)形器都保持原有的信號(hào)特性，只在接口與接口間存在固定的衰減量，信號(hào)在接口間傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)造成一定的衰減，但其數(shù)值相對(duì)于實(shí)際信道環(huán)境的衰減很小，可以忽略不計(jì)，若要精確計(jì)量，可在信道設(shè)置的時(shí)候?qū)π诺绤?shù)進(jìn)行更正。本實(shí)施例中的兩個(gè)環(huán)形器均采用三個(gè)接口(一個(gè)環(huán)形器在頻譜分析儀側(cè)，一個(gè)在矢量信號(hào)源偵牝圖3中標(biāo)出了環(huán)形器單向?qū)ㄐ盘?hào)的方向)，由于環(huán)形器的單向時(shí)針導(dǎo)通性，三個(gè)接口需根據(jù)導(dǎo)通的方向分別連接輸入輸出設(shè)備以及被測(cè)產(chǎn)品，滿足收發(fā)鏈路各自隔離即可。可采用射頻饋線建立環(huán)形器與產(chǎn)品以及測(cè)試設(shè)備之間的連接關(guān)系，若接口不同則可通過(guò)不同的轉(zhuǎn)接頭或其它連接器件輔助建立連接。包含測(cè)試頻段范圍以及功率要求的環(huán)形器均可接入系統(tǒng)。
[0030]屏蔽箱8，用于避免被測(cè)產(chǎn)品發(fā)送和接收信號(hào)時(shí)信號(hào)的旁漏，屏蔽隔離信號(hào)，避免了因此造成的測(cè)試不準(zhǔn)確，這樣可以認(rèn)為信號(hào)的接收和發(fā)送只通過(guò)規(guī)定的鏈路。
[0031]圖4為圖3所示系統(tǒng)的接線圖，采用專用配置的連接線將頻譜分析儀1、接收機(jī)測(cè)試儀2、矢量信號(hào)源3后面板的數(shù)字總線(Digital Bus)以及輸入輸出的IOMHz參考信號(hào)按照?qǐng)D示連接好，設(shè)備之間的LAN由于接口不夠，可將所有設(shè)備連接在同一個(gè)交換機(jī)上，各自設(shè)備設(shè)置好IP地址。接入環(huán)形器5和表模塊7 (表模塊可安裝在電表內(nèi)，也可安裝在相應(yīng)產(chǎn)品的調(diào)試板上計(jì)算機(jī)控制，集中器模塊安裝在調(diào)試板上)，連接線為射頻饋線。將集中器模塊6和表模塊7放入屏蔽箱內(nèi)，上電，集中器模塊可通過(guò)測(cè)試板由計(jì)算機(jī)的USB 口供電。圖中的集中器模塊和表模塊是被測(cè)產(chǎn)品。
[0032]建立好系統(tǒng)后，按照測(cè)試要求設(shè)置接收機(jī)測(cè)試儀2、頻譜分析儀I和信號(hào)發(fā)生器3的參數(shù)，由計(jì)算機(jī)軟件控制集中器模塊6發(fā)送命令。可用信號(hào)分析軟件、頻譜分析儀和示波器觀察和分析信號(hào)，測(cè)試產(chǎn)品指標(biāo)。
[0033]本系統(tǒng)在原仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，接入環(huán)形器，建立了從接收端到發(fā)送端命令的發(fā)送功能；產(chǎn)品安置在屏蔽箱中，可抵制外界因素對(duì)產(chǎn)品的影響，使產(chǎn)品性能檢測(cè)結(jié)果更加可信；通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)通信結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使檢測(cè)流程更加嚴(yán)密。
[0034]總之，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括: 頻譜分析儀，用于利用內(nèi)部本振將被測(cè)信號(hào)下變至中頻信號(hào)，送入接收機(jī)測(cè)試儀中進(jìn)行分析處理； 接收機(jī)測(cè)試儀，用于將所述頻譜分析儀輸入的中頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行衰落仿真，根據(jù)不同應(yīng)用環(huán)境設(shè)置相應(yīng)的信道參數(shù)，模擬被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)不同臺(tái)區(qū)的衰落特點(diǎn)； 矢量信號(hào)源，用于對(duì)經(jīng)過(guò)所述接收機(jī)測(cè)試儀仿真的信號(hào)進(jìn)行上變頻處理，將中頻信號(hào)變頻至原輸入的射頻信號(hào)的頻率上，并設(shè)置整個(gè)模擬過(guò)程中信號(hào)的衰減值； 指標(biāo)測(cè)試計(jì)算機(jī)，用于控制信號(hào)發(fā)送和對(duì)所述矢量信號(hào)源上變頻后的信號(hào)進(jìn)行測(cè)試和分析； 兩個(gè)環(huán)形器，分別與所述頻譜分析儀及矢量信號(hào)源相連，用于隔離整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)射鏈路和接收鏈路，使得整個(gè)系統(tǒng)形成為雙向鏈路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括: 屏蔽箱，所述被測(cè)產(chǎn)品放置于屏蔽箱中，用于避免被測(cè)產(chǎn)品發(fā)送和接收信號(hào)時(shí)信號(hào)的旁漏，屏蔽隔離信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微功率無(wú)線通信仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)環(huán)形器中的一個(gè)設(shè)置于在頻譜分析儀側(cè)，另一個(gè)設(shè)置于矢量信號(hào)源側(cè)，均采用三個(gè)接口，根據(jù)導(dǎo)通的方向分別連接輸入輸出設(shè)備以及被測(cè)產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】H04W24/06GK203457161SQ201320554533
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】袁瑞銘, 易忠林, 田海亭, 巨漢基, 劉亞春, 李斯琪, 王晨, 韓迪, 崔文武, 汪洋, 王國(guó)興 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 冀北電力有限公司計(jì)量中心