漏纜檢測設備及系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及漏纜檢測設備及利用該設備組成的漏纜檢測系統，該漏纜檢測設備包括以下電路模塊：電源模塊、雙定向耦合器、正向功率檢測電路、反向功率電測電路、收發信機和控制模塊，由正向功率檢測電路、反向功率電測電路分別檢測射頻信號的功率值，發送至控制模塊進行處理，從而得到駐波比以及短路、開路的信息；而漏纜檢測系統根據連接方式的不同，可以構成串接檢測系統、并接檢測系統以及掛接檢測系統。與現有技術相比，本實用新型利用近端機與遠端機光纖鏈路和直放站網管系統，對鐵路沿線的漏纜進行實時監測，能及時發現漏纜故障，大幅降低工程維護費用。
【專利說明】漏纜檢測設備及系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種GSM-R網絡的漏纜檢測技術，尤其是涉及一種用于GSM-R網絡的漏纜檢測設備，以及采用該漏纜檢測設備的檢測系統。
【背景技術】
[0002]隨著鐵路GSM-R網絡運行開通，由于設備質量問題、工程安裝問題、部分漏纜所連接的接頭、跳線、天線將開始進入故障多發期。但實際維護的比較困難，例如長距離隧道、窗口時間、被動式巡檢方式等因素的限制，有些故障很難被及時發現。因此對泄漏電纜及天饋線系統的實時監測是完全必要的。
[0003]泄漏電纜及天饋線系統的性能對鐵路GSM-R移動通信網絡的安全運行有很重要的影響。本設備利用耦合器，合路器將所獲得的信號，實時計算漏纜的駐波比、損耗等信息，并采用通用的485接口把信息傳輸給外部設備。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種漏纜檢測設備，該漏纜檢測設備上設置有射頻輸入口、射頻輸出口、遠端機連接口和數據輸出口，所述漏纜檢測設備還包括以下電路模塊:
[0007]電源模塊，為漏纜檢測設備提供電源；
[0008]雙定向耦合器，連接在射頻輸入口和射頻輸出口之間，獲取漏纜的射頻信號；
[0009]正向功率檢測電路，連接雙定向耦合器，獲取正向信號的功率值；
[0010]反向功率電測電路，通過功分器連接雙定向耦合器，獲取反向信號的功率值；
[0011]收發信機，通過所述功分器連接雙定向耦合器，用于接收和發送數據包；
[0012]控制模塊，分別與正向功率檢測電路、反向功率電測電路、收發信機、遠端機連接口和數據輸出口連接。
[0013]該漏纜檢測設備還包括短路保護模塊，所述電源模塊通過所述短路保護模塊連接控制模塊和雙定向耦合器，進行供電，所述短路保護模塊包括自恢復保險絲和短路取樣控制單元，若短路取樣控制單元檢測到電路短路，自恢復保險絲阻抗迅速增加，避免短路。
[0014]所述的控制模塊包括MCU以及與MCU連接的顯示屏、按鍵單元、撥子開關、看門狗電路、編程口、正向功率檢測接口和反向功率檢測接口，所述的顯示屏和按鍵單元分別用于顯示處理信息和輸入操作指令，所述撥子開關用于設置補償的衰減值，所述的正向功率檢測接口和反向功率檢測接口分別用于接收正向功率檢測電路和反向功率電測電路測得的功率值。
[0015]所述的電源模塊包括電源單元和濾波穩壓電路，該濾波穩壓電路用于對電源單元的輸出電壓進行濾波穩壓。
[0016]所述正向功率檢測電路通過衰減器連接雙定向耦合器。[0017]所述的收發信機通過濾波器連接功分器，所述濾波器為915MHz的濾波器。
[0018]一種采用上述漏纜檢測設備的漏纜檢測系統，用于檢測由遠端機、近端機、基站以及網管控制系統組成的GSM-R網絡，所述的漏纜檢測系統為串接檢測系統，包括通過漏纜連接的主漏纜檢測設備和從漏纜檢測設備，所述主漏纜檢測設備通過漏纜連接遠端機，所述從漏纜檢測設備通過漏纜連接天線或負載，所述主漏纜檢測設備與遠端站之間以及從漏纜檢測設備和負載之間漏纜上設有隔直器，所述遠端機通過另一路未設置隔直器的漏纜為主漏纜檢測設備供電，而從漏纜檢測設備由主漏纜檢測設備供電。
[0019]一種采用上述漏纜檢測設備的漏纜檢測系統，用于檢測由遠端機、近端機、基站以及網管控制系統組成的GSM-R網絡，所述的漏纜檢測系統為并接檢測系統，包括通過漏纜連接的兩個漏纜檢測設備，該兩個漏纜檢測設備分別通過漏纜連接兩個遠端機，所述的兩個漏纜檢測設備之間以及漏纜檢測設備與遠端機之間的漏纜上均設有隔直器，所述遠端機還通過另一路未設置隔直器的漏纜分別為與其連接的漏纜檢測設備供電。
[0020]一種采用上述漏纜檢測設備的漏纜檢測系統，用于檢測由遠端機、近端機、基站以及網管控制系統組成的GSM-R網絡，所述的漏纜檢測系統為掛接檢測系統，包括兩個主漏纜檢測設備和兩個從漏纜檢測設備，每個主漏纜檢測設備均通過漏纜連接從漏纜檢測設備，所述遠端機通過一功分器分別與兩個主漏纜檢測設備通過漏纜連接，所述從漏纜檢測設備通過漏纜連接天線或負載，所述主漏纜檢測設備與遠端站之間以及從漏纜檢測設備和負載之間漏纜上設有隔直器，所述遠端機通過另一路未設置隔直器的漏纜為一個兩個主漏纜檢測設備供電。
[0021]與現有技術相比，本實用新型能夠應用在光纖直放站與泄露電纜配套使用的鐵路線路上，通過在光纖直放站遠端機處連接漏纜檢測設備，利用近端機與遠端機光纖鏈路和直放站網管系統，對鐵路沿線的漏纜進行實時監測，能及時發現漏纜故障，大幅降低工程維護費用，具有以下優點:
[0022]1、利用雙定向耦合器，合路器漏纜中傳輸主信號，而不會影響主信號的傳輸。
[0023]2、可通過直放站網管系統進行控制與查詢，使用方便。
[0024]3、安裝在光纖直放站遠端站外，配置靈活，由直放站供電，工程投資省等特點。
[0025]4、相對與市面上其他的漏纜檢測設備功能比較單一，本設備可以細測漏纜1.0?
3.0的駐波比，粗測3.0?10.0的駐波比；測試漏纜的損耗；同時增加短路保護和開路報警等功能。為方便生產調試，增加了數碼管和按鍵功能；并滿足多種安裝連接方式。
[0026]5、選用的元器件較少，并且在市場上容易獲得，且具有結構簡單、性能穩定以及價格低廉的特點，具有較高的使用價值；采用的元器件數目和種類均較少，避免因元件特性問題導致系統的性能不穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型中漏纜檢測設備的系統框圖；
[0028]圖2為漏纜檢測設備中控制模塊的原理圖；
[0029]圖3為本實用新型中漏纜檢測系統的整體框圖；
[0030]圖4為采用串接方式的漏纜檢測系統圖；
[0031]圖5為采用并接方式的漏纜檢測系統圖；[0032]圖6為采用掛接方式的漏纜檢測系統圖。
[0033]圖7為功率檢測單元的原理圖；
[0034]圖8為485通信接口原理圖；
[0035]圖9為收發信機接口原理圖；
[0036]圖1Oa為正向功率檢測接口原理圖；
[0037]圖1Ob為反向功率檢測接口原理圖；
[0038]圖1la為12V供電原理圖；
[0039]圖1lb為5V供電原理圖；
[0040]圖1lc為3.3V供電原理圖；
[0041]圖12為看門狗原理圖；
[0042]圖13a為按鍵原理圖；
[0043]圖13b為撥子開關原理圖；
[0044]圖14為數碼管顯示原理圖；
[0045]圖15為MCU的原理圖。
【具體實施方式】
[0046]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0047]實施例
[0048]一種漏纜檢測設備，該漏纜檢測設備的結構如圖1所示，其上設置有射頻輸入口IN1、射頻輸出口 0UT1、遠端機連接口 IN2和數據輸出口 0UT2，射頻信號從漏纜檢測設備的射頻輸入口 INl輸入，另一端射頻輸出口 OUTl輸出。該漏纜檢測設備還包括以下電路模塊:電源模塊1、雙定向耦合器2、正向功率檢測電路3、反向功率電測電路4、收發信機5、控制模塊6、短路保護模塊7、衰減器8和功分器9。
[0049]其中，電源模塊I包括電源單元和濾波穩壓電路，通過濾波穩壓電路用于對電源單元的輸出電壓進行濾波穩壓，為漏纜檢測設備提供電源。短路保護模塊7包括自恢復保險絲和短路取樣控制單元，若短路取樣控制單元檢測到電路短路，自恢復保險絲阻抗迅速增加，避免短路。
[0050]雙定向耦合器2連接在射頻輸入口和射頻輸出口之間，獲取漏纜的射頻信號；正向功率檢測電路3連接雙定向耦合器，獲取正向信號的功率值；反向功率電測電路4通過功分器連接雙定向耦合器，獲取反向信號的功率值。設備在通過雙定向耦合器2獲取正向功率和反向功率時，現場射頻信號+25dBm左右，雙定向耦合器衰減25dBm，雙定向耦合器2正向耦合得到獲得信號OdBm。而正向功率檢測電路3檢測范圍_75dBm?+IOdBm,為防止正向信號過大，所以串入一個30dB的衰減器8，確保不超出功率檢測范圍。
[0051]雙定向耦合器2還通過一個功分器9引出兩路輸出，一路連接至反向功率檢測電路4，另一路連接至收發信機5。由于收發信機5采用915MHz的頻點通信，設置一個915MHz的濾波器10，可以減少漏纜檢測設備其它頻點的干擾。
[0052]收發信機的數據包括:業務命令，自身的RSSI值，正向功率，漏纜損耗值，設備地址；一個數據包為10個字節，發送前通過軟件轉義；同樣，數據包接收后，通過軟件解析后再進行處理。為了進一步減少收發信機數據沖撞的概率，設備設為“主從”。“主”設備每隔約2500毫秒，向“從”設備發I包請求數據。從設備收到請求后，發送每隔500毫秒發送一包應答數據，共5包。“主”設備接每次收完數據后，都讀取“RSSI”值并保存。去掉最大和最小值，最后取“RSSI ”平均值。主從設備發送數據前，都要檢查串口是否有數據接收或發送，如果有，將等待發送，避免數據沖撞。
[0053]設備的控制模塊6分別與正向功率檢測電路3、反向功率電測電路4、收發信機5、遠端機連接口 IN2和數據輸出口 0UT2連接，獲取測得的功率值，并根據功率值計算駐波比，同時控制收發信機收發數據等。控制模塊6的整體結構如圖2所示，各個單元電路的原理圖分別如圖7-圖15所示，主要包括MCU61以及與MCU61連接的顯示屏62、按鍵單元63、撥子開關64、看門狗電路65、編程口 66、正向功率檢測接口 67和反向功率檢測接口 68。其中，顯示屏62和按鍵單元63分別用于顯示處理信息和輸入操作指令，以方便生產或現場人員的調試操作，所述撥子開關64用于設置補償的衰減值、主從控制以及并接或串接和地址的選擇，所述的正向功率檢測接口 67和反向功率檢測接口 68分別用于接收正向功率檢測電路和反向功率電測電路測得的功率值。
[0054]MCU61 選用 C8051R)20 芯片，MCU 的 UARTO 通過 485 芯片 MAX485EESA 把 RS232 轉換成RS485，與遠端機通信；收發信機通信為RS232，TTL電平，可以直接接于UARTl 口 ；選用其中2個通道12位AD0，分別檢測正向功率，反向功率，短路保護的取樣值。2個AD通道分別讀取正反向功率的AD值，用于駐波比，串接損耗等計算。
[0055]圖3示出了采用上述采用上述漏纜檢測設備的漏纜檢測系統，用于檢測由遠端機
47、近端機42、基站43以及網管控制系統44組成的GSM-R網絡。該系統內一共包含3中檢測方式，左側遠端機41左邊的2個漏纜檢測設備47以及右側遠端機47右邊的兩個漏纜檢測為串接方式，如圖4所示，兩個遠端機與遠端機中間的漏纜檢測設備為如圖5所示的并接方式，兩個遠端機兩側的4個漏纜檢測設備則為如圖6所示的掛接方式。
[0056]在串接方式的檢測系統中，包括通過漏纜連接的主漏纜檢測設備471和從漏纜檢測設備472，主漏纜檢測設備通過漏纜連接遠端機41，所述從漏纜檢測設備通過漏纜連接天線46或負載45，所述主漏纜檢測設備471與遠端站41之間以及從漏纜檢測設備472和負載45之間漏纜上設有隔直器48，所述遠端機41通過另一路未設置隔直器的漏纜為主漏纜檢測設備供電，而從漏纜檢測設備由主漏纜檢測設備供電。
[0057]在并接方式的檢測系統中，包括通過漏纜連接的兩個漏纜檢測設備47，該兩個漏纜檢測設備分別通過漏纜連接兩個遠端機41，所述的兩個漏纜檢測設備之間以及漏纜檢測設備與遠端機之間的漏纜上均設有隔直器48，所述遠端機還通過另一路未設置隔直器的漏纜分別為與其連接的漏纜檢測設備供電。
[0058]在掛接方式的漏纜檢測系統中，包括兩個主漏纜檢測設備471和兩個從漏纜檢測設備472，每個主漏纜檢測設備471均通過漏纜連接從漏纜檢測設備472，所述遠端機通過一功分器分別與兩個主漏纜檢測設備通過漏纜連接，所述從漏纜檢測設備通過漏纜連接天線或負載，所述主漏纜檢測設備與遠端站之間以及從漏纜檢測設備和負載之間漏纜上設有隔直器48，所述遠端機通過另一路未設置隔直器的漏纜為一個兩個主漏纜檢測設備供電。
[0059]漏纜檢測設備檢測GSM-R網絡中遠端機發出來的射頻信號，通過雙定向耦合器獲得的正向功率和漏纜、跳線等反射回來的反向功率，計算出駐波比。同時檢測漏纜的開路、短路情況；控制單元有序發射查詢信號，另一端的檢測設備收到查詢信號后應答接收信號的強度，并以此來計算泄漏電纜的傳輸損耗，并將該計算結果通過遠端機、近端機、網管系統上傳至網管中心供運維人員查詢。
[0060]其中，駐波比計算采用如下方式:正向功率檢測檢測正向功率射頻信號的大小，反向功率檢測反向功率，在正向和反向功率檢測電路設計時，根據實際需求選用功率檢測芯片LT5538，工作頻率范圍40MHz-3.8GHz，并能檢測-75dBm至+IOdBm的信號。該芯片提供與其輸入功率以對數線性成正比的直流輸出電壓。利用LT5538的這個特性，分別檢測正向功率和反向功率得到相應的電壓值，再通過AD轉換。控制單元每隔I秒讀取I次AD值，分別讀取5次；去掉一次最高值，去掉一次最低值，取平均值，這樣確保得到的正向功率和反向功率的dBm值相對準確。
[0061]由于現場射頻信號的較強，防止檢測正向功率端超出檢測范圍，正向功率檢測端接衰減器。根據不同的衰減器值，控制單元的可以通過撥子開關撥動相應的位置補償相應的衰減值，滿足不同場合的需求。
[0062]計算駐波比采用查表法，由于射頻輸出端接上駐波比不同的負載，正向功率和反向功率的差值相應不同，見表1。當駐波比超出3.0時，漏纜肯定需要檢查，所以漏纜駐波比測試范圍在1.0-3.0之間。
[0063]表1
[0064]
【權利要求】
1.一種漏纜檢測設備，其特征在于，該漏纜檢測設備上設置有射頻輸入口、射頻輸出口、遠端機連接口和數據輸出口，所述漏纜檢測設備還包括以下電路模塊: 電源模塊，為漏纜檢測設備提供電源； 雙定向耦合器，連接在射頻輸入口和射頻輸出口之間； 正向功率檢測電路，連接雙定向耦合器； 反向功率電測電路，通過功分器連接雙定向耦合器； 收發信機，通過所述功分器連接雙定向耦合器； 控制模塊，分別與正向功率檢測電路、反向功率電測電路、收發信機、遠端機連接口和數據輸出口連接。
2.根據權利要求1所述的一種漏纜檢測設備，其特征在于，該漏纜檢測設備還包括短路保護模塊，所述電源模塊通過所述短路保護模塊連接控制模塊和雙定向耦合器，進行供電，所述短路保護模塊包括自恢復保險絲和短路取樣控制單元。
3.根據權利要求1所述的一種漏纜檢測設備，其特征在于，所述的控制模塊包括MCU以及與MCU連接的顯示屏、按鍵單元、撥子開關、看門狗電路、編程口、正向功率檢測接口和反向功率檢測接口。
4.根據權利要求1所述的一種漏纜檢測設備，其特征在于，所述的電源模塊包括相互連接的電源單元和濾波穩壓電路。
5.根據權利要求1所述的一種漏纜檢測設備，其特征在于，所述正向功率檢測電路通過衰減器連接雙定向I禹合器。
6.根據權利要求1所述的一種漏纜檢測設備，其特征在于，所述的收發信機通過濾波器連接功分器，所述濾波器為915MHz的濾波器。
7.一種采用如權利要求1-5任意一項所述漏纜檢測設備的漏纜檢測系統，其特征在于，采用如權利要求1-5任意一項所述漏纜檢測設備，用于檢測由遠端機、近端機、基站以及網管控制系統組成的GSM-R網絡，所述的漏纜檢測系統為串接檢測系統，包括通過漏纜連接的主漏纜檢測設備和從漏纜檢測設備，所述主漏纜檢測設備通過漏纜連接遠端機，所述從漏纜檢測設備通過漏纜連接天線或負載，所述主漏纜檢測設備與遠端站之間以及從漏纜檢測設備和負載之間漏纜上設有隔直器，所述遠端機通過另一路未設置隔直器的漏纜為主漏纜檢測設備供電，而從漏纜檢測設備由主漏纜檢測設備供電。
8.一種采用如權利要求1-5任意一項所述漏纜檢測設備的漏纜檢測系統，其特征在于，采用如權利要求1-5任意一項所述漏纜檢測設備，用于檢測由遠端機、近端機、基站以及網管控制系統組成的GSM-R網絡，所述的漏纜檢測系統為并接檢測系統，包括通過漏纜連接的兩個漏纜檢測設備，該兩個漏纜檢測設備分別通過漏纜連接兩個遠端機，所述的兩個漏纜檢測設備之間以及漏纜檢測設備與遠端機之間的漏纜上均設有隔直器，所述遠端機還通過另一路未設置隔直器的漏纜分別為與其連接的漏纜檢測設備供電。
9.一種采用如權利要求1-5任意一項所述漏纜檢測設備的漏纜檢測系統，其特征在于，采用如權利要求1-5任意一項所述漏纜檢測設備，用于檢測由遠端機、近端機、基站以及網管控制系統組成的GSM-R網絡，所述的漏纜檢測系統為掛接檢測系統，包括兩個主漏纜檢測設備和兩個從漏纜檢測設備，每個主漏纜檢測設備均通過漏纜連接從漏纜檢測設備，所述遠端機通過一功分器分別與兩個主漏纜檢測設備通過漏纜連接，所述從漏纜檢測設備通過漏纜連接天線或負載，所述主漏纜檢測設備與遠端站之間以及從漏纜檢測設備和負載之間漏纜上設有隔直器，所述遠端機通過另一路未設置隔直器的漏纜為一個兩個主漏纜檢測設備供電。
【文檔編號】H04B17/00GK203734678SQ201320723625
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】趙正連, 云燕午, 吳良 申請人:上海新干通通信設備有限公司