無線通訊功率駐波檢查狀況與方式研究論文

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在無線列調系統維護和運用質量檢查中,經常出現對同一臺通訊裝置使用不同的檢測儀表,得到不同功率/駐波測量結果的事例,同一維護工區配置的幾臺同型號或同類型儀表檢測結果遠大於10%的允許偏差。此外,指標式儀表讀數誤差也可能造成測試資料不確定。無法通過計量檢測來校準測量結果,不滿足相關法律法規和系統維護工作關於檢測儀表應定期計量校準的要求。日常操作使用不便。測試過程必須多次進行自校正、切換量程、轉換測試方向等操作,容易出現人為因素導致測試資料錯誤;測試過程需多次發射,干擾正常通訊。部分儀表必須根據正反向功率測試資料查表讀取對應的駐波,現場使用極其不便。

無線通訊功率駐波檢查狀況與方式研究論文

功率駐波檢測資料

對於通過式功率駐波測試儀,功率檢測是駐波計算的依據,基於準確測量功率的駐波資料才有意義。根據維護現場技術條件,以常用的SX-400檢測儀為例,以測量精度較高的綜合測試儀IFR-2945B作為基準,在相同條件下分別測量同一個發射系統的功率與駐波。標準負載阻抗50Ω(駐波:1.02)。比較駐波測量誤差時,分別用1.40、1.73、1.99三個不同駐波的假負載,功率測量值比較見表1、表2,駐波測量值比較見表3,表4。上述測試資料具有以下特點:①對同一個訊號的測試結果一致性很差;②功率測量誤差大,最高達到68.3%;③駐波測量誤差大,1.73的駐波實測只有1.15;訊號功率約5W時,1.99的`駐波實測值只有1.25,將不合格的駐波誤判為合格。因此,這種通過式測試儀測量準確度極低,完全不能反眏天饋系統的實際傳輸特性,不能保證無線通訊系統的維護質量。

檢測問題分析

為查詢導致上述問題的根本原因,拆解分析了SX-400功率/駐波測試儀,其工作原理如圖1所示。從圖1中可以看出,該測試儀僅使用了簡單的定向耦合器和正反向切換開關、射頻檢波電路。由於正反向切換和訊號耦合拾取部件的隔離度不足,導致正反向訊號相互干擾;二極體檢波器非線性較差,且溫漂、引數離散性較大;因此這類儀表不能檢測小訊號,檢測誤差大,不同儀表對同一訊號檢測一致性較差,而且同一儀表對同一訊號重檢的一致性也較差,不能準確反映被測裝置的技術狀態。

提高檢測質量方法

為了提高鐵路無線通訊系統維護和運用質量,針對功率駐波檢測質量問題,結合成都鐵路局無線通訊系統配置和運用情況,分階段開展以下工作。

工程設計階段、系統裝置招標採購環節,加強與工程設計單位的協作,明確提出系統、車站、區間等無人值守裝置的射頻功率駐波引數必須具有定量、遠端監測功能,並明確具體技術指標。在裝置製造階段,與系統裝置製造商和功率駐波檢測器件製造商聯合,攻克小功率、寬頻射頻訊號定向耦合器正反向比和射頻訊號數字化處理等技術難題,研發數字化的功率駐波檢測模組,並在車站電臺、區間電臺中全面配置,實現了無人值守裝置的RF功率/駐波的定量、線上、遠端檢測。無線列調系統RF功率/駐波遠端監測模組原理如圖2所示。在裝置安裝階段,藉助系統網管功能,全面掌握沿線裝置安裝施工情況,提高系統工程開通質量和速度。在裝置執行階段,與裝置製造廠密切協作,不斷完善系統網管運用質量,提高功率駐波遠端檢測可靠性和準確性。

在成功實現無線列調系統射頻功率/駐波線上檢測的基礎上,協調有關廠家研發數字化、智慧化行動式的XY-402駐波比功率自動測量儀。該儀表採用數字式訊號分析和計算機處理技術方案,對高頻訊號進行放大、整形及線性化處理,提高小訊號的監測能力;通過高速、高精度的A/D對訊號取樣,採用智慧演算法和修正曲線,獲得高的功率測量精度和駐波測量精度,有效地解決了中繼器、列尾主機、便攜電臺等小功率發射裝置的射頻功率/駐波檢測。XY-402駐波比功率自動測量儀工作原理如圖3所示,面板如圖4所示。IRF-2945B綜合測試儀、SX-400與XY-402實測資料比較見表5、表6。從表5可以看出XY-402的功率測量值與IRF-2945B接近,駐波測量值與標準值相符。

XY-402儀表特點:自動測量操作。操作簡單,測試中不需要調校,僅需一次短暫發射即可自動測量正向功率、反向功率、駐波比等多種資料,不僅提高工作效率,而且大大減小現場測試對運用的干擾。製造廠商提供產品校準服務,能有效保證長期運用的測量準確性。LCD螢幕數字顯示測量資料。可選不同計量單位,同時顯示多個測量值,讀數直觀、清晰。功率測量精度高,測量誤差<7%;測試動態範圍大,無需人工切換量程,自動修正測量誤差;沒有讀數視角誤差及刻度誤差。駐波測量精度高。方向性>30dB,駐波測量範圍1.0~99.99。可測量射頻功率低至0.2W的駐波,實現小功率的準確測量。可靠性高。使用中不需進行任何調校操作,無需配置調校開關、旋鈕,有利於減少儀表故障。明亮的夜視背光,黑夜以及隧道等環境中均能方便使用。全中文漢字操作介面,便於現場工人操作使用。提供數字化應用功能擴充套件,如遠端計算機介面、資料記錄、資料轉儲等功能,適應現場運用新需求。價效比高,具有大動態範圍、高精度的功率/駐波自動測量能力。目前,該系列裝置的測量範圍已覆蓋450MHz至1GHz各頻段、0.2~50W不同功率等級,實現鐵路無線通訊裝置的數字化、智慧化RF功率/駐波檢測。

在功率/駐波檢測模組和儀表研發全過程以及裝置運用中,始終抓住計量這個關鍵點,要求維護單位和廠家嚴格執行有關規定。目前檢測儀表、模組均已通過具有國家計量部門的技術鑑定和檢定。

總結

自2000年以來,這一新技術在成都局新建無線列調系統積極推廣運用,目前局管大部分線路的無線列調系統地面裝置均配置數字式功率/駐波檢測模組,實現了無人值守裝置RF訊號功率/駐波的定量、線上、遠端監測,為無人值守的無線通訊裝置開展狀態維護打下基礎。通過多年運用,該技術對實時監測裝置技術狀態、及時發現和處理沿線無線通訊裝置和天饋線故障、縮短故障時延方面發揮積極作用,提高了系統維護水平和執行質量。此外,通過積極推行數字式射頻功率/駐波檢測儀的運用,提高射頻直放中繼器、車載和便攜無線通訊裝置的檢測水平,準確判定和處理使用者終端裝置障礙,全面提高了系統運用質量。