本發明屬于電力線載波通信，涉及一種計及阻抗匹配影響的hplc噪聲測量裝置及方法。
背景技術：
1、hplc高速電力線載波通信已經成為我國智能用電中一項重要的本地通信技術。利用低壓電力線作為通信線路具有投資少和維護成本低的優點，然而低壓電力線并非專用的通信線路，線路上阻抗變化大、干擾噪聲大、信號電平衰減劇烈的特點，使得電力線上實現高質量的通信非常困難。其中，復雜、多樣、時變的信道噪聲在通信過程中會導致系統誤碼率增加，是影響電力線通信質量的關鍵因素。因此如何精確測量低壓電力線噪聲，對于hplc的設計和運維都具有重要意義。
2、現有技術中，專利申請cn201410566690.7，公開了一種基于ofdm的電力線載波周期脈沖噪聲檢測和抑制方法，首先判斷是否存在周期脈沖噪聲，對周期脈沖噪聲的頻段進行統計定位，再調制濾波器，進行針對性的周期脈沖噪聲抑制。
3、專利申請cn201911232799.6，公開了一種低壓電力線噪聲錄制及注入系統，包括電力線接口、電源模塊、電力線耦合濾波器、功率放大器、任意波形發生器以及電力線通信信號檢測和分析器。本系統通過錄制并儲存現場噪音，在實驗室通過任意信號發生器還原現場噪音信號，以此驗證電力線載波通信模塊在現場噪音環境下的工作特性；通過電力線耦合濾波器隔離高壓市電，使測量儀器與強電隔離，保證測量設備的安全，對測試頻帶外的噪聲進行濾波，減少無用信號干擾。
4、專利申請cn201910338336.1，公開了一種電力線通信網絡空閑噪聲功率的測量裝置及其測量方法，該測量裝置包括模擬前端單元、自動增益控制單元、幀同步單元、解調解碼單元、主控單元、發送單元。模擬前端單元用于對接收的電力線載波信號進行放大、濾波以及模數轉換；自動增益控制單元用于對模擬前端單元輸入的信號進行功率測量以及增益控制；幀同步單元用于進行電力線載波信號的物理層幀的幀同步、位同步以及定時控制；解調解碼單元用于對幀同步單元輸入的信號進行頻域處理以及比特級處理；主控單元用于對自動增益控制單元、幀同步單元以及解調解碼單元進行調度；發送單元用于進行信號發送。
5、但是上述專利技術方案均沒有計及電力線路阻抗匹配的影響，在測試過程中沒有考慮注入信號的影響，而且只能根據需要測量的頻率點，輸入該頻率的正弦信號，從而造成hplc噪聲信號測量不準確的技術問題。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的不足，本發明提供一種計及阻抗匹配影響的hplc噪聲測量裝置及方法，主要解決現有技術中阻抗失配影響低壓電力線噪聲采集精度的問題，所述裝置包含三繞組變壓器、信號注入電路、噪聲采集電路與數字信號處理器。三繞組變壓器用于隔離強電，一次繞組接電力線，二次繞組和三次繞組分別接信號注入電路與噪聲采集電路，信號注入電路與噪聲采集電路完全鏡像，均由相同的高通濾波電路、低通濾波電路和阻抗匹配電路組成，能夠提高電力線噪聲采集精度，從而提高噪聲測量的準確性。
2、本發明采用如下的技術方案。
3、本發明的第一方面提供了一種計及阻抗匹配影響的hplc噪聲測量裝置，其特征在于，包括：三繞組變壓器、信號注入電路、噪聲采集電路和數字信號處理器；其中，三繞組變壓器的一次繞組接hplc電力線，二次繞組和三次繞組分別接信號注入電路與噪聲采集電路；噪聲采集電量用于采集電力線噪聲；信號注入電路用于將數字信號處理器生成的在噪聲測量范圍內的輸入電壓信號注入電力線中，信號注入電路與噪聲采集電路完全鏡像，由相同的高通濾波電路、低通濾波電路和阻抗匹配電路組成。數字信號處理器對輸入電壓信號和注入電壓信號進行傅里葉運算分別得到輸入電壓信號和注入電壓信號的幅頻特性，基于耦合電路阻抗計算電力線阻抗的頻率信息和電壓發射系數；其中，耦合電路包括變壓器、高通濾波電路、低通濾波電路和阻抗匹配電路；根據噪聲采集電路采集的電力線路噪聲值，結合電壓反射系數計算得到hplc噪聲值。
4、優選地，三繞組變壓器的變比為1:1:1。
5、本發明的第二方面提供了利用上述計及阻抗匹配影響的hplc噪聲測量裝置的計及阻抗匹配影響的hplc噪聲測量方法，包括以下步驟：
6、步驟1、數字信號處理器采用一次性多頻輸入信號疊加生成技術，根據噪聲測量頻率范圍一次性生成各待測頻率點的輸入數據信息，根據輸入數據信息產生輸入電壓信號，并將輸入電壓信號通過信號注入電路經由三繞組變壓器注入到電力線中；
7、步驟2、采集信號注入電路與耦合電路之間的輸入電壓信號和注入電力線電壓信號，通過模擬數字轉換送入數字信號處理器，數字信號處理器采用數據處理技術，提取輸入電壓和注入電壓的幅頻特性；
8、步驟3、根據步驟2中獲得的輸入電壓和注入電壓的幅頻特性，計算得到電力線阻抗的幅頻特性，包括幅值和相位，并計算電壓反射系數；
9、步驟4、噪聲采集電路采集電力線噪聲信號，通過模擬數字轉換送入數字信號處理器，數字信號處理器濾除輸入電壓信號，并依據各頻率的電壓反射系數，對測得的噪聲信號進行調整，得到計及阻抗匹配影響的hplc噪聲值。
10、優選地，步驟1中根據噪聲測量頻率范圍一次性生成各待測頻率點的輸入數據信息，根據輸入數據信息產生輸入電壓信號包括：
11、按照如下公式對所有待測噪聲頻率點的正弦信號進行疊加，獲得包含所有待測頻率信息的輸入數據信息：
12、
13、其中，
14、u為包含所有待測頻率信息的輸入數據信息，
15、fi為第i個待測噪聲頻率點頻率，
16、ui為第i個待測噪聲頻率點的輸入信號的幅值，
17、θi為第i個待測噪聲頻率點的輸入信號的相位；
18、n為待測噪聲頻率點的數量；
19、對輸入數據信息進行編碼，獲得編碼結果；
20、根據編碼結果進行快速傅里葉ifft運算，生成時域離散信號；
21、將時域離散信號進行數字模擬轉換和功率放大，產生輸入電壓信號。
22、優選地，步驟1中，輸入電壓信號用于測量低壓電力線信道阻抗特性，輸入電壓信號可覆蓋的帶寬范圍為100khz至12mhz。
23、優選地，步驟2中，分別對輸入電壓u輸入和注入電壓u注入，進行傅里葉fft運算，提取對應的幅頻特性和
24、優選地，步驟3中，按照如下公式計算電力線阻抗的頻域信息和電壓反射系數：
25、
26、其中，
27、z耦合為已知耦合電路阻抗，
28、為注入電壓的幅頻特性，
29、為輸入電壓的幅頻特性，
30、zx為電力線阻抗的頻域信息，
31、γ為電壓反射系數。
32、優選地，步驟4中，按照如下公式對測得的噪聲信號進行調整，得到計及阻抗匹配影響的hplc噪聲值：
33、psd噪聲＝psd噪采集/(1-γ)2
34、其中，
35、psd噪聲為待測量的hplc噪聲值，即噪聲功率譜密度，
36、psd噪采集為直接采集的噪聲功率譜密度，
37、γ為電壓反射系數。
38、本發明的第三方面提供了一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被加載至處理器時實現上述計及阻抗匹配影響的hplc噪聲測量方法的方法。
39、本發明的第四發明提供了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現上述計及阻抗匹配影響的hplc噪聲測量方法的方法。
40、與現有技術相比，本發明的有益效果至少包括：
41、1.本發明采用與噪聲采集電路完全鏡像的信號注入電路，一方面可以方便有效地濾除注入信號對噪聲信號的影響，另一方面，信號注入與噪聲采集同時進行，可以保證測量線路阻抗為當前噪聲采集時刻的阻抗，以便于對采集噪聲進行調整，有效解決耦合電路阻抗失配帶來的不利影響，提高噪聲采集精度。
42、2.本發明采用一次性多頻測試信號生成技術，有效保證了信號注入與噪聲采集的同步，提高測量效率與準確性。