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1、基于晓程载波模块测试大纲 北京福星晓程电子科技股份有限公司基于晓程载波模块测试大纲文 档 编 号：PLM500文档 版本号：FXXC-ZBMODEM-V1.00售前工作组2008-9-16文件修订记录版本状态修订内容实施日期编制审核批准A0新建目 录文件修订记录11 低压载波系统基础知识31.1名词解释31.2 低压载波通讯的特征指标41.3重要说明42 载波发射接收电路说明43 载波接收发射环境及波形53.1 载波接收发射环境53.1.1名词解释53.1.2载波测试连接示意图63.1.3载波收发波形63.2 载波波形63.3载波芯片的工作电路154 生产注意事项及要求164.1采购元器件严格
2、把关164.2生产工艺及检测工艺164.3测试注意事项16标注：以下波形测试所用电路仅供参考，如有疑问请与本公司联系。1 低压载波系统基础知识载波系统由抄表系统主站、载波集中器、载波电能表或终端组成。低压载波的特点在于电能表数据、或终端数据通过低压电力线介质进行通讯，一般以小区台变为一个最小单元。1.1名词解释1）集中器：完成对电表或终端的载波通讯，同时将抄表数据上传到中心主站2）直序扩频：在发射机端，要传送的信息先转换成二进制数据或符号，与伪随机码(PN码)进行模2和运算后形成复合码，再用该复合码去直接调制载波。通常为提高发射机的工作效率和发射功率，扩频系统中一般采用平衡调制器。抑制载波的平
3、衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也十分有利。在接收机端，用与发射机端完全同步的PN码对接收信号进行解扩后经解调器还原输出原始数据信息。PL3000就是一个基于直接序列扩频的通信芯片。示意图如下：直接序列扩频系统具有以下显著的优点：a、抗干扰能力强b、具有强的抗多径干扰能力c、对其他电台干扰小，抗截获能力强d、可以同频工作e、便于实现多址通信3）PSK调制（相移键控）：PSK是使载波相位根据数字基带信号在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法；它具有频谱利用率最高（与ASK系统相同）、抗干扰性能最强的特点（在相同信噪比的情况下，PSK系统的误码率较相关FSK系统的误码率小得多，两者相差3500
4、倍）；从理论上说，PSK系统是最佳的数字载波传输系统，故它在高速数据传输中得到了广泛的应用。PSK用相位的跳变来表示二进制数据的调制/解调技术，对信号幅度不敏感，对宽带噪声的敏感性最低的；相移键控在抗噪声性能上大大优于ASK和FSK，而且信道频带利用率较高，通讯抗干扰性能远优于FSK；虽然实现复杂，但在90年代以后，随着集成电路技术的发展得到推广、PSK调制方式已经成为国际上载波通讯广泛采用的调制方式。示意图如下：1.2 低压载波通讯的特征指标1） 传输通道：220V电力线载波，同步传输，速率500bps2） 载波方式：直序扩频，PSK调制，中心频率120K，带宽15KHz3） 物理信道类型：
5、A制方式：15位扩频码；B制方式：63位扩频码4） 通讯协议类型：单费率通讯协议（只传输总电量），4位BCD码地址5） 复费率通讯协议（传输分时、上月等数据，易扩充），6位BCD码地址1.3重要说明系统选择时，必须保证物理信道类型、通讯协议分别一致才可以互通。如：A制单费率协议 （15位伪码）只可与 A制单费率协议（15位伪码）互通 A制复费率协议 (15位伪码) 只可与 A制复费率协议（15位伪码）互通 B制复费率协议 （63位伪码）只可与 B制复费率协议（63位伪码）互通2 载波发射接收电路说明载波发射电路原理图载波接收电路原理图参见以上原理图对于发射和接收有影响的几个点：1） 发射电压V
6、HH：发射电压影响发射功率的大小，随着发射电压的下降发射功率也下降，发射电压越高三极管的自身功耗越大，一般发射电压选15V18V 之间。选发射电压16V，发射电容C41 后串接一电流表，在L-220V 和N-220V 两点接4.7 欧电阻，发射时可在电阻两侧得到一峰峰值为10V的近似正弦波。2） 线圈T4：综合考虑吸收问题、接收和发射的效率，选使用的这种磁环，详见磁环的规格及参数。3） 发射回路电容C41、电感L10（18uH/200mA）：用于调整发射电流和波形。减小C41 和增大L10将减小发射电流和改善波形。反之增大发射电流和波形失真情况。由于线圈的带载能力一定，调整C41 和L10 将
7、影响线圈的发射功率和自身功耗。4） 接收回路：C50、C7 和L17 并联谐振工作在f=120K，具有对120K 信号的选频作用；选择温度系数小的元器件，接收回路需要逐个进行扫频测试；PCB 布局必须尽量降低接收回路的噪声，以提高接收信噪比；频率计算公式：5） 接收回路各元器件的参考型号：l L17：NL453232-102K，主要参数L=1mH10%，K 代表10%误差，Q=20（f=0.252M）,自谐振频率SRF2.5MHz；DCR400 欧姆；尺寸：4.5*3.2*3.2l C44：插脚封装的安规电容，全温下温度系数小l C7：补偿电容，方便调整选表贴封装，扫频时频点120K 有偏差时
8、进行补偿3 载波接收发射环境及波形3.1 载波接收发射环境3.1.1名词解释 载波DEMO板：配合上位机进行载波抄表，同时进行电力线的载波监视（载波命令的透明转发）。 隔离变压器：隔离变压器的原理和普通变压器的原理是一样的。都是利用电磁感应原理。隔离变压器一般是指1：1的变压器。由于次级不和地相连，电源、人体、大地形成回路，就没有触电危险。 电源线：两个夹子端接载波DEMO板的220V端，另一端接隔离变压器。 串口：和上位机连接，通过上位机抄表软件进行抄表。注：载波DEMO板也可以通过PDADEMO板连接线进行载波通讯。3.1.2载波测试连接示意图模拟表PC机（测试软件）交流220V隔离变压器
9、测试工装+载波板（或DEMO板）示波器衰耗器（可选）RS2323.1.3载波收发波形在载波板的19：32线圈的32匝下测得如下注：图形上发亮的波形为电表载波发射波形。3.2 载波波形a) 发射5V与推动后波形P1为发射5V测试点，P2为推动后测试点：图 1P1点波形P2点波形b）接收衰减前后波形P8点为衰减前测试点，P4为衰减后测试点P4点波形P8点波形b) 谐振前后波形a7点为谐振前测试点，a8为谐振后测试点a7点波形a8点波形信号过103电容进入芯片前波形a9点为测试点，如下图：d) 发射推动后滤波前后波形P4点为滤波前测试点，P3为滤波后测试点 P3点波形P4点波形e) 陶瓷滤波器前后波
10、形P6为滤波前波形测试点，P7为滤波后波形测试点P6点波形P7点波形f)三极管Q7基极波形基极g)三极管Q4基极、发射极波形基极波形发射极波形h)三极管Q11基极、发射极波形基极波形发射极波形i) 三极管Q1基极、发射极波形基极波形发射极波形3.3载波芯片的工作电路载波芯片PL3201B的工作电路PL3201功能简述：PL3201芯片内集成的载波通信单元采用QPSK（四相相移键控）调制方式，可变伪随机码速率（带宽）的多地址通信技术。其载波中心频率为120kHz,伪随机码速率可达到15K 和30K,由于采用了 QPSK 调制技术，在带宽不变的情况下，数据传输速率是BPSK 调制方式的一倍，根据伪
11、随机码的速率不同数据速率可达到1Kbps 和500bps。同时采用了63 位Gold/Kasami 序列，从而实现了码分多址，其地址数目最多可达41 个，其中33 个Gold 序列，8 个Kasami 序列，将使台区之间的干扰减小到最小；同时PL3201 向下兼容PL3105 的通讯方式(BPSK 二相相移键控)，及其15/31位伪随机码模式。此外PL3201 的载波调制输出信号可由软件灵活配置成正弦波输出或方波输出模式。4 生产注意事项及要求4.1采购元器件严格把关关键元器件影响到产品的质量和通讯效果，必须按照晓程提供的参数或指定的供货厂家采购。如9.600M晶振，电感，三极管，陶瓷滤波器等
12、。4.2生产工艺及检测工艺1、生产流水线模块摆放有序，禁止乱堆乱放防止模块间相互碰撞，损坏元器件。2、装入载波猫时应仔细检插件面的电感、稳压管等防止管脚相碰引起短路。3、设置参数时，需短路设置跳线，不要用改锥或螺丝刀等长金属工具，防止与高电压管脚接触，烧毁载波芯片，最好用跳线帽短路。（晓程载波芯片出厂前均经过严格测试，生产中正常操作一般不易损坏）。造成载波通信不成功的常见原因有如下几种：1) 前端接收芯片PL3201B有问题。2) 发送电路三极管9015有问题。3) 器件焊接有问题。4) 电表连线有问题。4.3测试注意事项1）焊接说明a. 先焊接贴片元件，贴片元件放置时，应定位精确，不得歪斜，
13、有极性及方向性的元件按线路板中的标示及与料单一致。b. 焊接插件时手要清洁，佩戴防静电护具，检查接地是否良好。c. 所有焊线均要穿孔焊接，并从变压器一侧出线。d. 线圈要注意方向，焊接后要点适量热熔胶将线圈及电解电容固定在电路板上。2）焊接检验电路板检查相邻焊盘与走线是否有粘连，检查电容及稳压块有没有焊反的，检查线圈插脚有没有漏焊，裸露出来的金属丝是否太长。线圈是否有焊反的(交流脚焊到直流焊盘内)，所有外部连接线是否通路。3）集中器、电能表接在隔离变压器后，因交流电中有许多谐波和杂散磁场产生微小电流，干扰很大，隔离变压器不与大地相连，各种杂波减少，减小了干扰，次级任一根线与地之间没有电位差，使用安全。4）先将串口线将工装连接上位机，将载波版插入工装上插槽，最后给工装上电，在测试过程中切记不要带电插拔模块以防触电、损坏芯片等。5）陶瓷滤波器型号为LT480BU，使用时需要与芯片就近布局，加强滤波效果。6）焊接时烙铁放置勿触及电源线，防止绝缘层熔化使电源线短路发生危险。7）示波器测波形时，手拿表笔小心勿触及焊点，防止触电危险。2
