一種基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種故障檢測系統(tǒng)，具體是一種基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)。
[0002] 本發(fā)明實現(xiàn)一種基于射頻信號傳輸線路的故障檢測設(shè)備，尤其適合長距離、高精 度定位故障應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003] 目前射頻線路故障檢測設(shè)備分為離線和在線兩種方式，離線檢測采用便攜設(shè)備在 現(xiàn)場測量，離線檢測缺點明顯，對于故障檢測要求實時性線路不能滿足要求。在線檢測設(shè)備 可分為能定位故障點和不能定位故障點兩種類型。不能定位故障點的設(shè)備，在被檢測線路 一端發(fā)射射頻信號，另一端接收信號，根據(jù)接收信號功率，判斷線路有無故障，缺點是不能 定位故障點。在線實時檢測系統(tǒng)，可以實時定位故障點，在線實時檢測技術(shù)主要受檢測距 離、和定位精度兩方面限制。目前現(xiàn)有在線故障定位技術(shù)，在提高信號信噪比、接收靈敏度 方面并不是很理想，本發(fā)明采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)進(jìn)行測量，提高信號信噪比、接收靈敏 度、抑制窄帶干擾、同時具有抗寬帶阻塞噪聲干擾能力、抗多徑干擾的能力。因此本發(fā)明適 合長距離、高精度定位的射頻線路檢測系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】 中提出的問題。為了實現(xiàn)在線射頻線路故障定位，解決現(xiàn)有技術(shù)故障定位距離短、精度不高 的缺點，本發(fā)明采用的直接序列擴(kuò)頻定位系統(tǒng)增強(qiáng)了故障檢測能力。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā) 明提供如下技術(shù)方案：
[0005] -種基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)，包括控制部分、基帶部分、數(shù)字中頻部分和射 頻、部分，所述控制部分采用ARM做控制器，所述基帶部分通過FPGA完成基帶編解碼、濾波、 DDC、DUC、信息處理;數(shù)字中頻部分包括A/D、D/A和濾波器;所述射頻包括小信號放大器、混 頻器、環(huán)形器；
[0006] 所述FPGA內(nèi)的擴(kuò)頻調(diào)制器對偽碼進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過DUC、濾波、A/D產(chǎn)生數(shù)字中頻信 號，然后經(jīng)過混頻器，混頻到需要的發(fā)射頻率，放大后經(jīng)過環(huán)形器接入合路器，與被測線路 連接，射頻信號在被測線路里傳輸過程中如有故障點，則產(chǎn)生反射波，反射信號經(jīng)過合路 器、環(huán)形器進(jìn)入射頻線路故障檢測設(shè)備，反射信號經(jīng)過混頻后降為數(shù)字中頻、最后再經(jīng)過D/ A傳送給FPGA，經(jīng)過DDC后變?yōu)榛鶐盘?，最后?jīng)過擴(kuò)頻解調(diào)器將解調(diào)出的偽碼給信息處理 單元。信息處理單元根據(jù)發(fā)送和接收的偽碼，算出線路各個故障點的駐波比，回波損耗等信 息。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:擴(kuò)頻通信能提高信號的信噪比，直接序列 擴(kuò)頻的擴(kuò)頻通信方式對窄帶干擾有抑制作用、同時具有抗寬帶阻塞噪聲干擾能力、抗多徑 干擾的能力，因此本發(fā)明適合長距離、高精度定位的射頻線路檢測系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0008] 圖1為基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0009] 圖2為信息處理單元的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0010]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011] 請參閱圖1-2,一種基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)，包括控制部分、基帶部分、數(shù)字 中頻部分和混頻、小信號放大部分，所述控制部分采用ARM做控制器，所述基帶部分通過 FPGA生成基帶調(diào)制碼，F(xiàn)PGA包括信息處理單元、擴(kuò)頻調(diào)制器、DUC和DDC;數(shù)字中頻部分包括 A/D、D/A和濾波器;所述混頻、小信號放大部分包括混頻器、放大器和環(huán)形器；
[0012] 所述FPGA內(nèi)的擴(kuò)頻調(diào)制器對偽碼進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過DUC、濾波、A/D產(chǎn)生數(shù)字中頻信 號，然后經(jīng)過混頻器，混頻到需要的發(fā)射頻率，放大后經(jīng)過環(huán)形器接入合路器，與被測線路 連接，射頻信號在被測線路里傳輸過程中如有故障點，則產(chǎn)生反射波，反射信號經(jīng)過合路 器、環(huán)形器進(jìn)入漏纜檢測設(shè)備，反射信號經(jīng)過混頻后降為數(shù)字中頻、最后再經(jīng)過D/A傳送給 FPGA，經(jīng)過DDC后變?yōu)榛鶐盘枺詈蠼?jīng)過擴(kuò)頻調(diào)制器將解調(diào)出的偽碼給信息處理單元。信 息處理單元根據(jù)發(fā)送和接收的偽碼，算出線路各個故障點的駐波比，回波損耗等信息。
[0013] 本發(fā)明的工作原理是:本設(shè)計采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是將要 發(fā)送的信息頻譜擴(kuò)寬到一個很寬的帶寬上進(jìn)行發(fā)射，接收端用相關(guān)接收原理將其帶寬壓 縮，恢復(fù)出原來窄帶信號。擴(kuò)頻技術(shù)有兩大特征:第一、傳輸帶寬大于被傳送的原始信號帶 寬。第二，傳輸帶寬主要由擴(kuò)頻函數(shù)決定。在擴(kuò)頻方式上，本設(shè)計采用直接序列擴(kuò)頻的通信 方式，直接序列擴(kuò)頻將擴(kuò)頻碼與待傳輸?shù)幕鶐?shù)字信號進(jìn)行模2加，從而完成擴(kuò)頻運(yùn)算。
[0014] FPGA內(nèi)的擴(kuò)頻調(diào)制器對偽碼進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過DUC、濾波、AD產(chǎn)生數(shù)字中頻信號，然后 經(jīng)過混頻器，混頻到需要的發(fā)射頻率，放大后經(jīng)過環(huán)形器接入合路器，與被測線路連接。射 頻信號在被測線路里傳輸過程中如有故障點，則產(chǎn)生反射信號，反射信號經(jīng)過合路器、環(huán)形 器進(jìn)入漏纜檢測設(shè)備。反射信號經(jīng)過混頻后降為數(shù)字中頻、最后再經(jīng)過DA傳送給FPGA、經(jīng)過 DDC后變?yōu)榛鶐盘?，最后?jīng)過擴(kuò)頻解調(diào)器將解調(diào)出的偽碼給信息處理單元。信息處理單元 根據(jù)發(fā)送和接收的偽碼，算出線路各個故障點的駐波比，回波損耗等信息。
[0015]漏纜監(jiān)測過程都是由ARM進(jìn)行控制，對線路進(jìn)行周期性檢測，監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)傳送 給ARM，ARM將數(shù)據(jù)信息打包，通過以太網(wǎng)傳輸給監(jiān)控中心。
[0016]信息處理單元用偽碼測距，測距基本思想是利用無線電波收發(fā)之間的傳播時間來 進(jìn)行測量。對于本設(shè)計發(fā)射的射頻信號，經(jīng)過發(fā)射，電波從發(fā)射時刻起到收到回波信號，傳 輸時延為^則目標(biāo)距離d和傳輸距離之間關(guān)系為：
[0018] c為光速，測距主要是測量傳輸時延τ，目前大多采用脈沖或連續(xù)波測量，當(dāng)距離很 大是無論是脈沖還是連續(xù)波，都存在困難。脈沖方式發(fā)射功率受限，連續(xù)波存在距離模糊。 利用偽碼的尖銳性，以及偽碼的周期性很長的特點，采用相關(guān)接收技術(shù)，可以利用發(fā)射偽碼 和接收偽碼的相位差來測量傳輸延時，是測量抗干擾能力增強(qiáng)，測距精度和測量范圍也大 大增加。
[0019] 擴(kuò)頻系統(tǒng)分為兩大類，第一類是直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)、第二類是調(diào)頻系統(tǒng)。本發(fā)明采 用直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)。調(diào)頻系統(tǒng)和直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)在原理上都可以實現(xiàn)本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明能達(dá)到的預(yù)期指標(biāo)：（1)能夠?qū)β├|、天線饋線等線路故障進(jìn)行定位;（2)能 夠在線定位;（3)能夠達(dá)到至少1500米(包括跳線和漏纜)的距離，10米的定位精度;（4)能夠 遠(yuǎn)程控制；（5)網(wǎng)管能夠?qū)崟r報警。
[0021] 射頻線路故障測試過程，射頻線路故障檢測信號與射頻線路工作信號一起通過合 路器接入射頻鏈路，檢測信號和工作信號在不同的頻段發(fā)送，對工作信號頻段信號雜散小 于-lOOdBm。檢測信號在傳輸過程中遇到故障點會有反射，反射信號經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入檢測設(shè) 備。反射信號與發(fā)射信號的時間差值，可以確定故障點。檢測信號在射頻線路傳輸過程中會 有損耗，其中損耗因子的大小和射頻線路的物理特性有關(guān)，在射頻線路故障檢測設(shè)備接收 靈敏度不變的情況下，線路衰減因子和能檢測的最大距離成反比。射頻線路檢測設(shè)備提供 了 100M的以太網(wǎng)口、RS232口，即可用于本地測試、程序升級，也可以遠(yuǎn)程監(jiān)控。射頻線路故 障檢測設(shè)備可以同完成兩個方向的故障檢測，每個方向都通過合路器接入被測線路。射頻 線路故障檢測設(shè)備可以進(jìn)行星形組網(wǎng)，監(jiān)測信息可以通過光纖以太轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，通過光纖 上傳給監(jiān)測管理單元，監(jiān)測管理單元統(tǒng)一對射頻線路檢測設(shè)備進(jìn)行控制。
[0022] 射頻線路故障檢測設(shè)備具備以下幾個功能：1.漏纜駐波比指標(biāo)的監(jiān)測和告警功 能。2.故障定位功能。3.同時監(jiān)測兩條漏纜的功能4.從本地維護(hù)接口讀取、存儲及導(dǎo)出 數(shù)據(jù)的功能。5.將設(shè)備的相關(guān)信息經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸鏈路傳送至網(wǎng)管系統(tǒng)的功能。6.設(shè)備故障 時不影響既有無線系統(tǒng)的正常工作。
【主權(quán)項】
1.種基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)，包括控制部分、基帶部分、數(shù)字中頻部分和射頻、 小信號放大部分;其特征在于，所述控制部分采用ARM做控制器，所述基帶部分通過FPGA完 成基帶編解碼、濾波、DDC、DUC、信息處理，F(xiàn)PGA包括信息處理單元、擴(kuò)頻調(diào)制器、擴(kuò)頻解調(diào) 器、DUC和DDC;數(shù)字中頻部分包括A/D、D/A和濾波器;所述射頻部分包括小信號放大器、混頻 器、和環(huán)形器； 所述FPGA內(nèi)的擴(kuò)頻調(diào)制器對偽碼進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過DUC、濾波、A/D產(chǎn)生數(shù)字中頻信號，然 后經(jīng)過混頻器，混頻到需要的發(fā)射頻率，放大后經(jīng)過環(huán)形器接入合路器，與被測線路連接， 射頻信號在被測線路里傳輸過程中如有故障點，則產(chǎn)生反射波，反射信號經(jīng)過合路器、環(huán)形 器進(jìn)入漏纜檢測設(shè)備，反射信號經(jīng)過混頻器后變?yōu)閿?shù)字中頻信號、最后再經(jīng)過D/A傳送給 FPGA，經(jīng)過DDC后變?yōu)榛鶐盘?，最后?jīng)過擴(kuò)頻解調(diào)器將解調(diào)出的偽碼給信息處理單元。信 息處理單元根據(jù)發(fā)送和接收的偽碼，算出線路各個故障點的駐波比，回波損耗等信息。
【專利摘要】本實用新型公開一種基于射頻的線路故障檢測系統(tǒng)，包括控制部分、基帶部分、數(shù)字中頻部分和射頻部分。所述控制部分采用ARM做控制器，所述基帶部分通過FPGA完成基帶編解碼、濾波、混頻、信息處理，F(xiàn)PGA內(nèi)包括信息處理單元、直接序列擴(kuò)頻調(diào)制器、直接序列擴(kuò)頻解調(diào)器、DUC和DDC；數(shù)字中頻部分包括A/D、D/A和濾波器；所述射頻部分包括混頻、小信號放大部器、和環(huán)形器。本實用新型采用的直接序列擴(kuò)頻通信能提高信號的信噪比，對窄帶干擾有抑制作用、同時具有抗寬帶阻塞噪聲干擾能力、抗多徑干擾的能力，因此本實用新型適合長距離、高精度定位的射頻線路檢測系統(tǒng)。
【IPC分類】H04L12/26, H04B17/00, H04B1/71
【公開號】CN205265683
【申請?zhí)枴緾N201520894653
【發(fā)明人】楊向暉
【申請人】Comlab（北京）通信系統(tǒng)設(shè)備有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年11月10日