CN209170368U - 具有上行干扰信号抑制功能的漏缆检测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有上行干扰信号抑制功能的漏缆检测设备，由双工器、上行干扰抑制模块、功率检测模块、漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块、控制单元和电源模块组成，上行信号通过三工器进入到上行干扰检测抑制模块，经过抑制后通过双工器上传到基站或直放站；基站或直放站下行信号进入双工器，漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块发射一定频率的电磁波，电磁波通过三工器后沿着漏缆天馈线传播，当漏缆及接头出现故障时，漏缆的介质特性产生反射，通过控制单元上传到网管中心。本实用新型除了具有漏缆故障检测和定位功能外，还带有GSM‑R上行干扰信号检测和抑制、基站功率检测、天馈线驻波检测等功能，适合铁路通信系统大数据分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及GSM-R铁路数字移动通信系统领域，具体是一种具有上行干扰信号抑制功能的漏缆检测设备。
背景技术
随着中国铁路快速发展，GSM-R铁路数字移动通信系统的运行质量和铁路运输安全密切相关，铁路沿线漏泄同轴电缆及接头损坏或断开、无线电磁环境的好坏将会造成GSM-R无线信号变差或中断，影响GSM-R系统正常通信。
现有铁路泄漏同轴电缆检测系统是根据信号通过漏缆时，不同的距离产生不同的衰耗来判断漏缆是否异常。在漏缆两端安装主机设备和从机设备，主机设备（射频收发模块）发出一定频率的载波信号通过信号接入器耦合到漏缆上传输，随着传输距离的延长而信号逐渐衰耗,漏缆从机设备检测出载波信号的强度，通过信号接入器反向回传给主机设备,主机设备在规定时间内收到从机的接收载波信号强度的数据，并将数据与理论值进行比较，若与理论值很接近，说明漏缆完好无损，若与理论值偏差较大则说明漏缆接头松了，则向网管中心发送告警信号，若主机设备接收从机回传信号超时，就可能是检测系统坏或是漏缆损坏，此时向网管发送告警信号。
现有铁路泄漏同轴电缆检测技术无法定位损坏的漏缆、无法检测天馈系统的驻波，也无法对上行干扰进行检测和抑制。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种具有上行干扰信号抑制功能的漏缆检测设备，除了具有漏缆故障检测和定位功能外，还带有GSM-R上行干扰信号检测和抑制、基站功率检测、天馈线驻波检测等功能，适合铁路通信系统大数据分析。
本实用新型由双工器、上行干扰抑制模块、功率检测模块、漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块、控制单元和电源模块组成，上行信号通过三工器进入到上行干扰检测抑制模块，885～889MHz的带外信号经过抑制后通过双工器上传到基站或直放站；基站或直放站下行信号进入双工器，经过功率检测模块检测后，通过控制单元上传到网管中心；漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块发射一定频率的电磁波，电磁波通过三工器后沿着漏缆天馈线传播，当漏缆及接头出现故障时，漏缆的介质特性产生反射，通过控制单元上传到网管中心。
进一步改进，所述的上行干扰抑制模块对上行885～889MHz的带外信号进行抑制，插入损耗要求小于1dB，抑制度：885～889MHz：≥30@fo±4MHz；≥50@fo±7MHz。
进一步改进，所述的漏缆天馈线检测和故障定位模块中故障定位检测精度±5米，检测距离≥2000米；驻波检测检测范围：1.2～3.0，检测精度：≤±0.1。
本实用新型依据检测漏缆不同的驻波比数值来判断泄漏同轴电缆损坏程度，并对损坏的漏缆进行故障定位。在漏缆的一端安装检测设备，检测设备输出端口发射一定频率的电磁波，电磁波沿着漏缆传播，当漏缆及接头出现故障时，漏缆的介质特性（表现为特性阻抗）就会产生反射，并利用直放站设备提供传输信道上报到网管中心，上报漏缆损坏的公里标，同时还可以对上行干扰进行检测和抑制、天馈线的驻波检测等，为铁路通信信号覆盖提供更加安全的保障。
本实用新型有益效果在于：
1、远程监控和管理，在网管中心可以远程监测到隧道漏缆或天线的损坏程度、检测到基站或直放站发射功率、驻波情况，适合GSM-R铁路通信系统大数据分析。
2、一机多用，在同一套检测设备中实现对漏缆状态进行检测和故障定位、GSM-R上行干扰信号进行检查和抑制、下行功率检测和天馈系统驻波检测。
3、设备结构构件坚固、造型美观，利用本地通信接口，在不打开机壳情况下就能测量出电性能和功能，便于维修和检测。
4、设备结构采用坚固密封、防潮、防腐蚀、防雨淋的铸铝机箱，外壳防护等级符合GB/T4208-2008中IP55等级要求，满足室外应用。
5、控制单元采用 LPC1768系列微控制器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。其操作频率可达100MHz，Flash存储器高达512KB，数据存储器高达64KB，且具有丰富的外设接口包含以太网MAC、USB主机/从机/OTG接口、4路UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、12位ADC、带独立电池供电的超低功耗RTC和高达70位通用I/O管脚。
6、上行干扰抑制和检测模块采用高接收灵敏度的 SI4432接收器：连续频率覆盖范围240MHz~930MHz，接受灵敏度达到-116dbm。还包括一些内置功能，比如天线的分集算法、唤醒定时器、低电压检测、温度传感器、常用的A/D转换、TX/RX先进先出缓冲器（FIFOS）、上电复位（POR）和通用I/O口（GPIOS）。芯片内置一个高性能ADC在接收路径和数字调制解调器当中做解调、滤波和数据处理。
7、网络接口采用ZNE-100TL模块集成10/100M自适应以太网接口,本地串口通信最高波特率高达230.4Kbps,具有TCP Server, TCP Client, UDP和 Real COM driver等多种工作模式,支持最多四个连接,支持域名访问等功能。
附图说明
图1为本实用新型模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
本实用新型结构如图1所示，由双工器、上行干扰抑制模块、功率检测模块、漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块、控制单元和电源模块组成，上行信号通过三工器进入到上行干扰检测抑制模块，885～889MHz的带外信号经过抑制后通过双工器上传到基站或直放站；基站或直放站下行信号进入双工器，经过功率检测模块检测后，通过控制单元上传到网管中心；漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块发射一定频率的电磁波，电磁波通过三工器后沿着漏缆天馈线传播，当漏缆及接头出现故障时，漏缆的介质特性产生反射，通过控制单元上传到网管中心。
主要技术指标和功能：
1）上行干扰抑制功能和指标：对上行885～889MHz的带外信号进行抑制，插入损耗要求小于1dB，抑制度：885～889MHz：≥30@fo±4MHz；≥50@fo±7MHz；
2）漏缆/天馈故障定位检测功能：检测精度±5米；检测距离≥2000米；
3）基站/直放站输出功率检测功能：检测范围+30～+50dBm；检测精度≤±0.2；
4）漏缆/天馈驻波检测功能：检测范围：1.2～3.0；检测精度：≤±0.1；
5）监控单元：对功率检测模块、漏缆/天线检测和故障定位模块进行管理，通过直放站的透明传输通道实现远程监控。
6）控制单元：采用 LPC1768系列微控制器控制平台，并采用以太网接口与网管中心进行数据通信，支持告警主动上报等功能；
7）电源模块：满足GB/T 24338.5-2009电磁兼容的要求，电源适应性宽，工作电压范围：AC220V±66V；
8）本设备需采用一个双工器及一个三工器，双工器安装于基站/直放站输出端口，三工器安装于天馈/漏缆的输入端口。
本检测设备能够对基站/直放站处的上行连续同频干扰源信号进行实时检测，并将告警数据实时上传到网管中心，同时对基站或直放站输出功率进行检测，还具有漏缆/天馈驻波检测及故障定位功能，有效解决了GSM-R铁路数字移动通信天馈系统的疑难杂症，为无线通信系统可靠安全运行提供保障，大大降低了铁路工程维护工作量。
本实用新型工作原理：
1、QT-LMS铁路泄漏同轴电缆检测设备配合基站或直放站使用，基站或直放站输出信号接到设备内部双工器。
2、GSM-R的上行信号经过上行干扰抑制模块滤波处理后，滤掉上行异频干扰或阻塞干扰信号后，再把干净的信号送给基站或直放站设备。
3、基站或直放站的下行信号接到功率检测模块，功率检测模块将采样信号处理后送至控制单元进行处理，并上传网管中心，实现对GSM-R下行信号的功率检测。
4、漏缆检测和故障定位模块通过三工器的RX2端口，将780-820MHz信号发送到天馈线或漏缆线路上，从而实现驻波检测及故障定位检测功能，并和控制单元进行数据交互，将检测结果和故障定位传输到网管中心。
5、控制单元对内部各模块进行管理，并实现与网管通信，实现远程集中监控。
本实用新型主要功能要求：
1）对上行干扰信号检测和抑制；
2）基站或直放站发射功率检测；
3）对漏缆/天馈线驻波检测；
4）漏缆/天馈线故障检测和定位；
本实用新型内部模块技术指标：
1、控制单元技术要求：
内部主控板采用NXP公司的ARM芯片LPC1768进行设计，使用SPI接口与Si4430/31/32 ISM 收发芯片通讯，该芯片可以测量240–930 MHz (Si4431/32)或900–960 MHz(Si4430)频率范围的RSSI，最低可以检测-121dBm。
设计有LNA控制接口，可以调节LNA的增益，调节范围为31dB。
设计有功率检测模块接口，可以检测下行输出功率，功率检测范围为20～50dBm。
设计有以太网接口，能够通过网管连接设备，实现远程监控。监控协议采用GSM-R统一网管监控协议。
本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种具有上行干扰信号抑制功能的漏缆检测设备，其特征在于：由双工器、上行干扰抑制模块、功率检测模块、漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块、控制单元和电源模块组成，上行信号通过三工器进入到上行干扰检测抑制模块，885～889MHz的带外信号经过抑制后通过双工器上传到基站或直放站；基站或直放站下行信号进入双工器，经过功率检测模块检测后，通过控制单元上传到网管中心；漏缆天馈线驻波检测和故障定位模块发射一定频率的电磁波，电磁波通过三工器后沿着漏缆天馈线传播，当漏缆及接头出现故障时，漏缆的介质特性产生反射，通过控制单元上传到网管中心。
2.根据权利要求1所述的具有上行干扰信号抑制功能的漏缆检测设备，其特征在于：所述的上行干扰抑制模块对上行885～889MHz的带外信号进行抑制，插入损耗要求小于1dB，抑制度：885～889MHz：≥30@fo±4MHz；≥50@fo±7MHz。
3.根据权利要求1所述的具有上行干扰信号抑制功能的漏缆检测设备，其特征在于：所述的漏缆天馈线检测和故障定位模块中故障定位检测精度±5米，检测距离≥2000米；驻波检测检测范围：1.2～3.0，检测精度：≤±0.1。
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