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無(wú)線(xiàn)通信功率駐波檢查狀況與方式研究論文
在無(wú)線(xiàn)列調系統維護和運用質(zhì)量檢查中，經(jīng)常出現對同一臺通信設備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(lèi)型儀表檢測結果遠大于10%的允許偏差。此外，指針式儀表讀數誤差也可能造成測試數據不確定。無(wú)法通過(guò)計量檢測來(lái)校準測量結果，不滿(mǎn)足相關(guān)法律法規和系統維護工作關(guān)于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(guò)程必須多次進(jìn)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數據錯誤;測試過(guò)程需多次發(fā)射，干擾正常通信。部分儀表必須根據正反向功率測試數據查表讀取對應的駐波，現場(chǎng)使用極其不便。
功率駐波檢測數據
對于通過(guò)式功率駐波測試儀，功率檢測是駐波計算的依據，基于準確測量功率的駐波數據才有意義。根據維護現場(chǎng)技術(shù)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(gè)發(fā)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(shí)，分別用1.40、1.73、1.99三個(gè)不同駐波的假負載，功率測量值比較見(jiàn)表1、表2，駐波測量值比較見(jiàn)表3，表4。上述測試數據具有以下特點(diǎn):①對同一個(gè)信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(shí)測只有1.15;信號功率約5W時(shí)，1.99的駐波實(shí)測值只有1.25，將不合格的駐波誤判為合格。因此，這種通過(guò)式測試儀測量準確度極低，完全不能反眏天饋系統的實(shí)際傳輸特性，不能保證無(wú)線(xiàn)通信系統的維護質(zhì)量。
檢測問(wèn)題分析
為查找導致上述問(wèn)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(jiǎn)單的定向耦合器和正反向切換開(kāi)關(guān)、射頻檢波電路。由于正反向切換和信號耦合拾取部件的隔離度不足，導致正反向信號相互干擾;二極管檢波器非線(xiàn)性較差，且溫漂、參數離散性較大;因此這類(lèi)儀表不能檢測小信號，檢測誤差大，不同儀表對同一信號檢測一致性較差，而且同一儀表對同一信號重檢的一致性也較差，不能準確反映被測設備的技術(shù)狀態(tài)。
提高檢測質(zhì)量方法
為了提高鐵路無(wú)線(xiàn)通信系統維護和運用質(zhì)量，針對功率駐波檢測質(zhì)量問(wèn)題，結合成都鐵路局無(wú)線(xiàn)通信系統配置和運用情況，分階段開(kāi)展以下工作。
在工程設計階段、系統設備招標采購環(huán)節，加強與工程設計單位的協(xié)作，明確提出系統、車(chē)站、區間等無(wú)人值守設備的射頻功率駐波參數必須具有定量、遠程監測功能，并明確具體技術(shù)指標。在設備制造階段，與系統設備制造商和功率駐波檢測器件制造商聯(lián)合，攻克小功率、寬帶射頻信號定向耦合器正反向比和射頻信號數字化處理等技術(shù)難題，研發(fā)數字化的功率駐波檢測模塊，并在車(chē)站電臺、區間電臺中全面配置，實(shí)現了無(wú)人值守設備的RF功率/駐波的定量、在線(xiàn)、遠程檢測。無(wú)線(xiàn)列調系統RF功率/駐波遠程監測模塊原理如圖2所示。在設備安裝階段，借助系統網(wǎng)管功能，全面掌握沿線(xiàn)設備安裝施工情況，提高系統工程開(kāi)通質(zhì)量和速度。在設備運行階段，與設備制造廠(chǎng)密切協(xié)作，不斷完善系統網(wǎng)管運用質(zhì)量，提高功率駐波遠程檢測可靠性和準確性。
在成功實(shí)現無(wú)線(xiàn)列調系統射頻功率/駐波在線(xiàn)檢測的基礎上，協(xié)調有關(guān)廠(chǎng)家研發(fā)數字化、智能化便攜式的XY-402駐波比功率自動(dòng)測量?jì)x。該儀表采用數字式信號分析和計算機處理技術(shù)方案，對高頻信號進(jìn)行放大、整形及線(xiàn)性化處理，提高小信號的監測能力;通過(guò)高速、高精度的A/D對信號采樣，采用智能算法和修正曲線(xiàn)，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(fā)射設備的射頻功率/駐波檢測。XY-402駐波比功率自動(dòng)測量?jì)x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(shí)測數據比較見(jiàn)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(diǎn):自動(dòng)測量操作。操作簡(jiǎn)單，測試中不需要調校，僅需一次短暫發(fā)射即可自動(dòng)測量正向功率、反向功率、駐波比等多種數據，不僅提高工作效率，而且大大減小現場(chǎng)測試對運用的干擾。制造廠(chǎng)商提供產(chǎn)品校準服務(wù)，能有效保證長(cháng)期運用的測量準確性。LCD屏幕數字顯示測量數據�？蛇x不同計量單位，同時(shí)顯示多個(gè)測量值，讀數直觀(guān)、清晰。功率測量精度高，測量誤差＜7%;測試動(dòng)態(tài)范圍大，無(wú)需人工切換量程，自動(dòng)修正測量誤差;沒(méi)有讀數視角誤差及刻度誤差。駐波測量精度高。方向性＞30dB，駐波測量范圍1.0～99.99�？蓽y量射頻功率低至0.2W的駐波，實(shí)現小功率的準確測量�？煽啃愿�。使用中不需進(jìn)行任何調校操作，無(wú)需配置調校開(kāi)關(guān)、旋鈕，有利于減少儀表故障。明亮的夜視背光，黑夜以及隧道等環(huán)境中均能方便使用。全中文漢字操作界面，便于現場(chǎng)工人操作使用。提供數字化應用功能擴展，如遠程計算機接口、數據記錄、數據轉儲等功能，適應現場(chǎng)運用新需求。性?xún)r(jià)比高，具有大動(dòng)態(tài)范圍、高精度的功率/駐波自動(dòng)測量能力。目前，該系列設備的測量范圍已覆蓋450MHz至1GHz各頻段、0.2～50W不同功率等級，實(shí)現鐵路無(wú)線(xiàn)通信設備的數字化、智能化RF功率/駐波檢測。
在功率/駐波檢測模塊和儀表研發(fā)全過(guò)程以及設備運用中，始終抓住計量這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，要求維護單位和廠(chǎng)家嚴格執行有關(guān)規定。目前檢測儀表、模塊均已通過(guò)具有國家計量部門(mén)的技術(shù)鑒定和檢定。
總結
自2000年以來(lái)，這一新技術(shù)在成都局新建無(wú)線(xiàn)列調系統積極推廣運用，目前局管大部分線(xiàn)路的無(wú)線(xiàn)列調系統地面設備均配置數字式功率/駐波檢測模塊，實(shí)現了無(wú)人值守設備RF信號功率/駐波的定量、在線(xiàn)、遠程監測，為無(wú)人值守的無(wú)線(xiàn)通信設備開(kāi)展狀態(tài)維護打下基礎。通過(guò)多年運用，該技術(shù)對實(shí)時(shí)監測設備技術(shù)狀態(tài)、及時(shí)發(fā)現和處理沿線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信設備和天饋線(xiàn)故障、縮短故障時(shí)延方面發(fā)揮積極作用，提高了系統維護水平和運行質(zhì)量。此外，通過(guò)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(chē)載和便攜無(wú)線(xiàn)通信設備的檢測水平，準確判定和處理用戶(hù)終端設備障礙，全面提高了系統運用質(zhì)量。
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