專利名稱：射頻傳輸線路在線故障定位方法及設備的制作方法
射頻傳輸線路在線故障定位方法及設備技術領域
本發(fā)明關于一種通信、信號領域的射頻傳輸線路監(jiān)測技術，更具體地說，涉及一種通信、鐵路通信和信號、城市軌道交通的通信和信號等領域應用的射頻傳輸線路監(jiān)測技術， 其中射頻傳輸線路包括射頻電纜、漏纜(一種特殊的射頻電纜)、波導、天線等。
背景技術：
現有用于射頻傳輸線路的故障監(jiān)測技術及裝置有兩類第一類為離線式便攜檢測儀，這種離線式便攜檢測儀不能實現在線實時監(jiān)測，需要人工攜帶便攜式檢測儀去現場，沿著傳輸線路進行檢測，存在維護工作困難、浪費人力、故障排查不及時的問題，容易造成生產、運營的隱患。
第二類為在線監(jiān)測儀，此種在線監(jiān)測儀是在被測射頻傳輸線路的兩端對被測射頻傳輸線路進行測試，包括有設在被測射頻傳輸線路的兩端從機與主機，其中主機在一端發(fā)射測試信號，從機在另一端接收測試信號，以此作為被測射頻傳輸線路的檢測依據。此種在線監(jiān)測儀存在以下問題I)無法判斷被測射頻傳輸線路中故障的具體位置，因被測射頻傳輸線路的長度大多為幾公里，維修維護人員需花費大量時間精力排查故障點，導致工作效率低下，造成維護工作困難。
2)當被測射頻傳輸線路的遠端接天線時，無法接入從機，從而不能對接有天線的被測射頻傳輸線路進行監(jiān)測，因此不能對被測射頻傳輸線路進行全面監(jiān)測。
3)主機、從機之間的信息交互通過被測射頻傳輸線路傳送，即該監(jiān)測方式不能獨立于被測射頻傳輸線路而工作，如果被測射頻傳輸線路中斷將無法回傳測試數據，達不到監(jiān)測的目的。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效解決現有兩類射頻傳輸線路的故障監(jiān)測技術所存在的問題的射頻傳輸線路在線故障定位方法及設備。
本發(fā)明中射頻傳輸線路在線故障定位方法是在射頻傳輸線路的單端對所述射頻傳輸線路進行測試，即在不影響被測射頻傳輸線路正常線路工作的情況下在被測射頻傳輸線路的一端接入一插入器，由故障定位主機中的控制單元控制的高精度跳頻信號源產生臨近所述射頻傳輸線路的通信工作頻率的跳頻信號，通過所述插入器以在線的方式對該被測射頻傳輸線路開始掃描測試，從靠近所述插入器的一端一直掃描測試至最遠端，測試被測射頻傳輸線路及其所接的接頭、跳線、調相頭、避雷器、直流阻隔器或天線整個傳輸線路中每個位置的回波損耗和駐波值及其所對應的位置，并顯示出該射頻傳輸線路中故障所在的具體位置。
所述跳頻信號由控制單元控制分成兩路跳頻信號，其中一路通過環(huán)形器發(fā)射出去，并在射頻傳輸線路中傳輸的同時產生反向的反射波，反射波返回經過環(huán)形器和另一路跳頻信號進行混頻，得到一組混頻后的信號，將該組混頻后的信號進行快速傅里葉變換，就可以從頻域的信息得到時域信息，根據該反射點的時間信息、信號傳輸速度、跳頻帶寬，就可以得到該反射點到測試端口的距離，當反射波的強度超過設定的門限，則判定該反射點為故障點，故障點的位置及其物理特性值也就得到了。
所述監(jiān)測得到的數據通過有線方式或無線方式接入到數據網絡中，再傳至監(jiān)控中心。
所述有線方式為光纖。
所述跳頻信號的頻率在工作頻率之外幾十MHz到IOOMHz之間。
本發(fā)明中射頻傳輸線路在線故障定位設備包括有故障定位主機、插入器、現場管理單元、監(jiān)控中心及數據傳輸鏈路，其中信號插入器與故障定位主機連接，故障定位主機中設有高精度跳頻信號源、控制單元、環(huán)形器、混頻器及信號處理單元，其中高精度信號源為一種能夠產生跳頻信號的信號源，由所述控制單元控制所述高精度信號源產生的跳頻信號分成兩組，其中一組經所述環(huán)形器輸入至被測射頻傳輸線路，并在射頻傳輸線路中傳輸的同時產生反向的反射波，反射波返回經過環(huán)形器和另一路跳頻信號在所述混頻器中進行混頻，得到一組混頻后的信號，將該組混頻后的信號進行快速傅里葉變換，就可以從頻域的信息得到時域信息，根據該反射點的時間信息、信號傳輸速度、跳頻帶寬，就可以得到該反射點到測試端口的距離，當反射波的強度超過設定的門限，則判定該反射點為故障點，故障點的位置及其物理特性值也就得到了。
所述插入器為一種頻分雙工器。
所述信號處理單元對反射回的信號進行信號處理分析，得出整個傳輸線路每個位置的回波損耗和駐波值及其所對應的位置，并顯示出該被傳輸線路中故障所在的具體位置。
所述高精度信號源包括有壓控振蕩器和鑒相器，所述壓控振蕩器(VCO)輸出頻率與參考頻率通過鑒相器鑒相后輸出壓控電壓，鑒相器輸出的壓控電壓控制壓控振蕩器 (VCO)輸出，即壓控振蕩器(VCO)輸出的頻率隨壓控電壓變化，即可得到所述跳頻信號。
所述射頻傳輸線路在線故障定位設備在所述環(huán)形器的輸出端連接有能作完備的自檢功能的自檢負載電路，所述自檢負載電路經測試/自檢開關與所述環(huán)形器連通，利用測試/自檢開關能切換至自檢通道，對所述自檢負載進行檢測，完成自檢功能。
本發(fā)明中射頻傳輸線路在線故障定位方法及設備具有以下優(yōu)點1、對被監(jiān)測射頻傳輸線路進行在線單端測量。
2、對 被監(jiān)測射頻傳輸線路進行在線故障定位。
3、當被測射頻傳輸線路的遠端接天線時，同樣可以監(jiān)測，能夠做到對被測射頻傳輸線路進行全面監(jiān)測，不存在監(jiān)測不了的情況。
4、因為應用單端測量的方法，無需通過被測射頻傳輸線路兩端的交互信息，因而獨立于被監(jiān)測的漏纜而工作，不會發(fā)生漏纜中斷將無法回傳測試數據的情況。
5、具有完備的自檢功能。


圖1是本發(fā)明中射頻傳輸線路在線監(jiān)測方法及設備的原理框圖。
圖2是本發(fā)明中射頻傳輸線路在線監(jiān)測設備的實施例一的示意圖。
圖3是本發(fā)明中射頻傳輸線路在線監(jiān)測設備的實施例二的示意圖。
圖4是本發(fā)明中高精度跳頻信號源產生跳頻信號的原理示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發(fā)明中的具體實施例作進一步詳細說明。
本發(fā)明中射頻傳輸線路的在線故障定位方法僅在射頻傳輸線路(以下簡稱被測射頻傳輸線路)的單端測試，具體如下如圖1所示，在被測射頻傳輸線路的一端，在不影響正常線路工作的情況下，接入一插入器，通過插入器以在線的方式輸出臨近被測射頻傳輸線路的通信工作頻率的帶外檢測信號，該帶外檢測信號為故障定位主機中高精度跳頻信號源產生的跳頻信號，該跳頻信號由控制單元控制分成兩路跳頻信號，其中一路通過環(huán)形器發(fā)射出去，在被測傳輸線路中傳輸的同時，會產生反向的反射波，反射波返回經過環(huán)形器和另一路跳頻信號進行混頻，得到一組混頻后的信號，將該組混頻后的信號進行快速傅里葉變換，即FFT變換，就可以從頻域的信息得到時域信息，根據該反射點的時間信息、信號傳輸速度(信號傳輸速度=光速*傳輸因子)、跳頻帶寬，就可以得到該反射點到測試端口的距離，當反射波的強度超過設定的門限，則判定該反射點為故障點，故障點的位置及其物理特性值也就得到了。
本發(fā)明中射頻傳輸線路在線故障定位設備包括有故障定位主機、信號插入器、現場管理單元(FSU)、監(jiān)控中心及數據傳輸鏈路，其中信號插入器與故障定位主機連接，故障定位主機與現場管現單元連接，在故障定位主機中設有控制單元、高精度跳頻信號源、環(huán)形器、混頻器及信號處理單元，其中高精度跳頻信號源為一種能夠產生跳頻信號的信號源，由控制單元控制高精度跳頻信號源產生的跳頻信號分成兩路，其中一路經環(huán)形器輸入至被測射頻傳輸線路，并在射頻傳輸線路中傳輸的同時產生反向的反射波，反射波返回經過環(huán)形器和另一路跳頻信號進行混頻，得到一組混頻后的信號，將該組混頻后的信號進行快速傅里葉變換，即FFT變換，就可以從頻域的信息得到時域信息，根據該反射點的時間信息、信號傳輸速度(信號傳輸速度=光速*傳輸因子)、跳頻帶寬，就可以得到該反射點到測試端口的距離，當反射波的強度超過設定的門限，則判定該反射點為故障點，故障點的位置及其物理特性值也就得到了。
本發(fā)明中的射頻傳輸線路在線故障定位設備在環(huán)形器的輸出端連接有能作完備的自檢功能的自檢負載電路，自檢負載電路經測試/自檢開關與所述環(huán)形器連通，利用測試/自檢開關能切換至自檢通道，對自檢負載進行檢測，完成自檢功能。
本發(fā)明中的故障定位主機中的控制單元主要完成電源接入及系統(tǒng)控制功能?？刂苾陕犯呔忍l信號，一路通過環(huán)形器發(fā)射出去，對被測傳輸線路進行監(jiān)測，另外一路通過混頻器與反射回來的監(jiān)測信號進行混頻，進入信號處理單元，進行信號處理分析，得出整個傳輸線路每個位置的回波損耗和駐波值及其所對應的位置，并顯示出該被傳輸線路中故障所在的具體位置。`
本發(fā)明中的跳頻信號由設在故障定位主機中的高精度跳頻信號源發(fā)出，因為是在線監(jiān)測，需要適應雙系統(tǒng)共線工作抗干擾的要求，因此跳頻信號參數必須特別設計，具體是1)頻率的選擇在工作頻帶外，又不能遠離工作頻帶，頻率相差太大，物理射頻特性會不一樣，經過推算和現場試驗，該跳頻信號頻率應選在偏離工作頻帶幾十MHz到IOOMHz之間為最佳；2)跳頻信號的能量要被限制，雖然是帶外，但不能影響被測射頻傳輸線路的動態(tài)范圍；3)在線監(jiān)測時，雙系統(tǒng)要通過插入器共線，該插入器是一種頻分雙工器，起到更高的抗干擾作用。為了達到以上需求，本發(fā)明中高精度跳頻信號源包括有壓控振蕩器、鑒相器， 所述壓控振蕩器(VCO)輸出頻率與參考頻率通過鑒相器鑒相后輸出壓控電壓，鑒相器輸出的壓控電壓控制壓控振蕩器(VCO)輸出，即壓控振蕩器(VCO)輸出的頻率隨壓控電壓變化， 即可得到所述跳頻信號。如圖4所示。
故障定位主機中故障定位精度的推算原理根據實際監(jiān)測工作的需要，也要滿足根據論述的原理、方法和參數設計，故障定位精度可在小于I米至50米之間選擇，定位精度由后面的關系決定定位精度=信號傳輸速度/2倍跳頻信號帶寬；信號傳輸速度=光速* 傳輸因子。例如在射頻傳輸線路Ikm處有故障點(駐波為2，回波損耗10dB)，當通信頻率為950 MHz時，測試頻率選用900MHz，該射頻傳輸線百米損耗2dB，傳輸速度系數O. 8。
開始測試和計算測試信號在該射頻傳輸線的測試接入口處(插入器)時的參數為 900MHz左右的一組頻率，功率絕對值Pl=OdBm ;該組信號在射頻傳輸線路中傳輸到達故障點并產生反向的反射波，反射波返回經過環(huán)形器和故障定位主機中另一路跳頻信號進行混頻，得到一組混頻后的信號，將該組混頻后的信號進行快速傅里葉變換，即FFT變換，可得到故障點的距離(以光速計算)1. 25km，乘以傳輸速度系數O. 8就可得到故障點到測試端口的實際距離為1km，反射波的功率與測試入射波功率相對值(dB)值之差(P2與Pl之差實際上是相除，相對倍數取對數)再加上傳輸損耗的補償后得到-10dB，即回波損耗為IOdB ； 故障門限可定為回波損耗絕對值為14. 6，即回波損耗絕對值小于14. 6時，系統(tǒng)就判定為故障。
監(jiān)控中心，以鐵路應用為例，是用以對一個鐵路局或者獨立維護的專線鐵路區(qū)域內被監(jiān)控設備進行監(jiān)控管理的集中操作維護點，是監(jiān)控系統(tǒng)中的核心級，它負責對整個監(jiān)控范圍內的被監(jiān)控設備進行集中的監(jiān)測和管理，還對監(jiān)控系統(tǒng)本身的管理。其主要功能有實時接受并顯示各FSU被監(jiān)控設備得到運行數據、工作狀態(tài)和告警信息；向被控設備進行遙控操作的命令；與上一級的監(jiān)控中心進行通信，根據要求向上傳送有關數據信息，接收上級下發(fā)的檢測控制命令；具有友好的圖形化操作界面，能夠顯示局站和設備的地理位置、 空間布局、設備運行狀態(tài)示意圖等；進行告警確認和處理；對設備運行數據進行統(tǒng)計處理， 生成各種統(tǒng)計報表和曲線；查詢、顯示和打印歷史數據、告警記錄、操作記錄、統(tǒng)計報表和曲線.進行數據存儲管理；對本中心的各種配置信息進行查詢、修改等操作；對人員、設備等輔助信息進行管理；對系統(tǒng)進行安全管理，設置和檢查用戶密碼和權限；對系統(tǒng)內計算機、 通信路由等進行診斷；發(fā)現故障及時告警；提供完善的幫助信息。
將本發(fā)明中的射頻傳輸線路在線故障定位設備用于鐵路通信和城市軌道交通的通信、信號的漏纜(波導)在線監(jiān)測時，采用如圖2所示的結構，當將本發(fā)明中的射頻傳輸線路在線故障定位設備用于埋在地下、建筑物內的射頻電纜的在線監(jiān)測時，如圖3所示。
綜上所述，本發(fā)明中射頻傳輸線路在線監(jiān)測方法及設備具有以下特點1、在鐵路領域里，應用該射頻傳輸線路在線監(jiān)測方法及設備，可用于鐵路通信漏纜及天饋線的在線監(jiān)測，可真正做到全面監(jiān)測、故障定位，降低鐵路通信的日常維護工作難度和工作量，給鐵路通信日常維護工作管理上臺階提供了技術平臺，確保鐵路通信網絡運行和行車的安全。
2、在城市軌道交通領域里，應用該射頻傳輸線路在線監(jiān)測方法及設備，可用于地鐵、輕軌的通信漏纜的在線監(jiān)測和信號波導的在線監(jiān)測，可真正做到全面監(jiān)測、故障定位， 降低地鐵、輕軌的通信和信號日常維護工作難度和工作量，給地鐵、輕軌的通信和信號日常維護工作管理上臺階提供了技術平臺，確保地鐵、輕軌的通信、信號網絡運行和行車的安全。
3、在移動通信領域里，應用該射頻傳輸線路在線監(jiān)測方法及設備，可用于移動通信漏纜及天饋線的在線監(jiān)測，可真正做到全面監(jiān)測、故障定位，降低移動通信在漏纜及天饋線的日常維護工作難度和工作量。
4、在其它領域里，凡是有射頻傳輸線路，因長度、高架、地埋等原因，不方便檢測， 都可應用該射頻傳輸線路在線監(jiān)測方法及設備，進行在線監(jiān)測，做到全面監(jiān)測、故障定位。
5、監(jiān)測泄漏電纜及天饋線，可進行故障預警，并對故障情況可實時了解，快速排查網絡故障，進而快速、準確地進行有效決策和精準指揮， 大大縮短故障的處理時間，盡可能降低故障對安全生產的影響。
權利要求
1.一種射頻傳輸線路在線故障定位方法是在射頻傳輸線路的單端對所述射頻傳輸線路進行在線測試，即在不影響被測射頻傳輸線路正常線路工作的情況下在被測射頻傳輸線路的一端接入一插入器，由故障定位主機中的控制單元控制的高精度跳頻信號源產生臨近所述射頻傳輸線路的通信工作頻率的跳頻信號，通過所述插入器以在線的方式對該被測射頻傳輸線路開始掃描測試，從靠近所述插入器的一端一直掃描測試至最遠端，測試被測射頻傳輸線路及其所接的接頭、跳線、調相頭、避雷器、直流阻隔器或天線整個傳輸線路中每個位置的回波損耗和駐波值及其所對應的位置，并顯示出該射頻傳輸線路中故障所在的具體位置。
2.根據權利要求1所述的射頻傳輸線路在線故障定位方法，其特征在于，所述跳頻信號由控制單元控制分成兩路跳頻信號，其中一路通過環(huán)形器發(fā)射出去，并在射頻傳輸線路中傳輸的同時產生反向的反射波，反射波返回經過環(huán)形器和另一路跳頻信號進行混頻，得到一組混頻后的信號，將該組混頻后的信號進行快速傅里葉變換，就可以從頻域的信息得到時域信息，根據該反射點的時間信息、信號傳輸速度、跳頻帶寬，就可以得到該反射點到測試端口的距離，當反射波的強度超過設定的門限，則判定該反射點為故障點，故障點的位置及其物理特性值也就得到了。
3.根據權利要求2所述的射頻傳輸線路在線故障定位方法，其特征在于，所述監(jiān)測得到的數據通過有線方式或無線方式接入到數據網絡中，再傳至監(jiān)控中心。
4.根據權利要求3所述的射頻傳輸線路在線故障定位方法，其特征在于，所述有線方式為光纖。
5.根據權利要求3所述的射頻傳輸線路在線故障定位方法，其特征在于，所述跳頻信號的頻率在工作頻率之外幾十MHz到IOOMHz之間。
6.一種射頻傳輸線路在線故障定位設備，其特征在于，包括有故障定位主機、插入器、現場管理單元、監(jiān)控中心及數據傳輸鏈路，其中信號插入器與故障定位主機連接，故障定位主機中設有高精度跳頻信號源、控制單元、環(huán)形器、混頻器及信號處理單元，其中高精度跳頻信號源為一種能夠產生跳頻信號的信號源，由所述控制單元控制所述高精度跳頻信號源產生的跳頻信號分成兩路，其中一路經所述環(huán)形器輸出，通過插入器接入至被測射頻傳輸線路，并在射頻傳輸線路中傳輸的同時產生反向的反射波，反射波返回經過環(huán)形器和另一路跳頻信號在所述混頻器中進行混頻，得到一組混頻后的信號，并進入信號處理處理單元，將該組混頻后的信號進行快速傅里葉變換，就可以從頻域的信息得到時域信息，根據該反射點的時間信息、信號傳輸速度、跳頻帶寬，就可以得到該反射點到測試端口的距離，當反射波的強度超過設定的門限，則判定該反射點為故障點，故障點的位置及其物理特性值也就得到了。
7.根據權利要求6所述的射頻傳輸線路在線故障定位設備，其特征在于，所述插入器為一種頻分雙工器。
8.根據權利要求6所述的射頻傳輸線路在線故障定位設備，其特征在于，所述信號處理單元對反射回的信號進行信號處理分析，得出整個傳輸線路每個位置的回波損耗和駐波值及其所對應的位置，并顯示出該被傳輸線路中故障所在的具體位置。
9.根據權利要求6所述的射頻傳輸線路在線故障定位設備，其特征在于，所述高精度跳頻信號源包括有壓控振蕩器(VCO)和鑒相器，所述壓控振蕩器(VCO)輸出頻率與參考頻率通過鑒相器鑒相后輸出壓控電壓，鑒相器輸出的壓控電壓控制壓控振蕩器(VCO)輸出，gp壓控振蕩器(VCO)輸出的頻率隨壓控電壓變化，即可得到所述跳頻信號。
10.根據權利要求6至9中任意一項所述的射頻傳輸線路在線故障定位設備，其特征在于，所述射頻傳輸線路在線故障定位設備在所述環(huán)形器的輸出端連接有能作完備的自檢功能的自檢負載電路，所述自檢負載電路經測試/自檢開關與所述環(huán)形器連通，利用測試/自檢開關能切換至自檢通道，對所述自檢負載進行檢測，完成自檢功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射頻傳輸線路在線故障定位方法及設備，其中方法是在射頻傳輸線路的單端對被測射頻傳輸線路進行在線測試，即在被測射頻傳輸線路的一端，在不影響正常線路工作的情況下，接入一插入器，由故障定位主機中的控制單元控制的高精度跳頻信號源產生臨近通信工作頻率的跳頻信號，通過插入器以在線的方式，對該被測射頻傳輸線路開始掃描測試，從靠近所述插入器的一端一直掃描測試至最遠端，測試被測射頻傳輸線路及其所接的接頭、跳線、調相頭、避雷器、直流阻隔器或天線整個傳輸線路中每個位置的回波損耗和駐波值及其所對應的位置，并顯示出該射頻傳輸線路中故障所在的具體位置。
文檔編號H04B17/00GK103036632SQ20121056279
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年4月16日
發(fā)明者賀疆巍 申請人:賀疆巍