CN103592565A - 一种线缆故障位置检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线缆故障位置检测方法及装置，该方法，包括：发射扫频信号，计算得到一组频率下的反射系数，根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系，比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。本发明提供的方法及装置，不用增加硬件装置，不用检测人员携带仪器定位故障，只通过软件流程即可检测设备至天馈间线缆的断点或故障位置，大大降低了成本，提高了故障诊断效率，实现了设备的自诊断功能。

Description

一种线缆故障位置检测方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种线缆故障位置检测方法及装置。

背景技术

随着移动通信***的不断发展，运营商除了关注设备本身性能与质量的同时，已将目光投向设备的可服务性。驻波比检测就是一种重要的服务功能，是检验设备故障的一个重要手段，用于保障通信过程中信号的质量。

现有技术中，驻波比检测是通过检测发射信号和反射信号来计算出反射系数和驻波比，此反射系数和驻波比是对应某一频点的，只得到特定频点的反射系数和驻波比。该驻波比检测技术只能判断出***驻波比是否有故障，但是无法断定设备至天线***间线缆故障点的具***置。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种线缆故障位置检测方法及装置，不用增加硬件装置，不用检测人员携带仪器定位故障，即可检测设备至天线***间线缆的断点或故障位置，大大降低成本，提高故障诊断效率，实现设备的自诊断功能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种线缆故障位置检测方法，包括：

发射扫频信号，计算得到一组频率下的反射系数，根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系，比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

进一步地，所述根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系，包括：

将该组频率对应的反射系数进行逆傅里叶变换，得到时域的反射系数，然后根据距离＝速度*时间，得到反射系数与线缆位置的关系，或者根据所述反射***与线缆位置的关系计算得到驻波比与线缆位置的关系。

进一步地，所述方法还包括：根据所述反射系数与线缆位置的关系或所述驻波比与线缆位置的关系，绘制反射系数波形图或驻波比波形图，如果从所述反射系数波形图或驻波比波形图上获取到大于预设阈值的反射系数或驻波比，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

进一步地，所述方法具体包括：

发射扫频信号，设置扫频步进为Δf，计算得到一组频率对应的反射系数X(f)；

对X(f)进行逆傅里叶变换，得到一组时域的反射系数x(t)；

根据距离与时间的关系公式将时间函数的反射系数x(t)转变为距离函数的反射系数x(d)，其中，d为距离，t为时间，v为传输速度，v＝λ_f×c，λ_f为相对速度系数；

根据

计算得到距离函数的驻波比v(d)；

绘制反射系数x(d)波形图或者驻波比v(d)波形图，从图上直接得出反射系数或者驻波比值大于预设阈值的点对应的线缆位置即为线缆故障点。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种线缆故障位置检测装置，包括：

扫频发射模块，用于发射扫频信号；

反射系数获取模块，用于计算得到一组频率下的反射系数；

故障点判决模块，用于根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系；并比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

进一步地，所述故障点判决模块，用于根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系，包括：

将该组频率对应的反射系数进行逆傅里叶变换，得到时域的反射系数，然后根据距离＝速度*时间，得到反射系数与线缆位置的关系，或者根据所述反射***与线缆位置的关系计算得到驻波比与线缆位置的关系。

进一步地，所述故障点判决模块，还用于根据所述反射系数与线缆位置的关系或所述驻波比与线缆位置的关系，绘制反射系数波形图或驻波比波形图，如果从所述反射系数波形图或驻波比波形图上获取到大于预设阈值的反射系数或驻波比，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

进一步地，所述扫频发射模块，用于发射扫频信号，设置扫频步进为Δf；

所述反射系数获取模块，用于计算得到一组频率下的反射系数X(f)；

所述故障点判决模块，用于对X(f)进行逆傅里叶变换，得到一组时域的反射系数x(t)；根据距离与时间的关系公式

将时间函数的反射系数x(t)转变为距离函数的反射系数x(d)，其中，d为距离，t为时间，v为传输速度，v＝λ_f×c，λ_f为相对速度系数；根据

计算得到距离函数的驻波比v(d)；绘制反射系数x(d)波形图或者驻波比v(d)波形图，从图上直接得出反射系数或者驻波比值大于预设阈值的点对应的线缆位置即为线缆故障点。

与现有技术相比，本发明提供的线缆故障位置检测方法及装置，用于反射系数或驻波比位置检测，获取设备和天馈之间的反射系数或驻波比的强度和对应的位置，进而分析得到线缆的断点或故障点位置，本发明不用增加硬件装置，不用检测人员携带仪器定位故障，只通过软件流程即可检测设备至天馈间线缆的断点或故障位置，大大降低了成本，提高了故障诊断效率，实现了设备的自诊断功能。

附图说明

图1是实施例中线缆故障位置检测装置的结构图；

图2是实施例中线缆故障位置检测方法流程图；

图3是一个应用示例中线缆故障位置检测装置的结构图；

图4是一个应用示例中线缆故障位置检测装置的结构图；

图5是一个应用示例中线缆故障位置检测方法流程图；

图6中(1)是一个应用示例中频域驻波比波形图；

图6中(2)是一个应用示例中时域驻波比v(d)的波形图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例：

如图1所示，本实施例提供了一种线缆故障位置检测装置，包括：

扫频发射模块，用于发射扫频信号；

其中，所述扫频发射模块还包括：

基带模块，用于扫频发射基带信号；

发射模块，用于将所述基带信号调制编码为射频信号。

反射系数获取模块，用于计算得到一组频率下的反射系数；

故障点判决模块，用于根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系；并比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

其中，作为一种优选的方式，所述故障点判决模块将该组频率对应的反射系数进行逆傅里叶变换，得到时域的反射系数，然后根据距离＝速度*时间，得到反射系数与线缆位置的关系，或者根据所述反射***与线缆位置的关系计算得到驻波比与线缆位置的关系。

此外，所述故障点判决模块，还用于根据所述反射系数与线缆位置的关系或所述驻波比与线缆位置的关系，绘制反射系数波形图或驻波比波形图，如果从所述反射系数波形图或驻波比波形图上获取到大于预设阈值的反射系数或驻波比，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

在一个应用示例中，所述扫频发射模块，用于发射扫频信号，设置扫频步进为Δf；

所述反射系数获取模块，用于计算得到一组频率下的反射系数X(f)；

所述故障点判决模块，用于对X(f)进行逆傅里叶变换，得到一组时域的反射系数x(t)；根据

将时间函数的反射系数x(t)转变为距离函数的反射系数x(d)，其中，d为距离，t为时间，v为传输速度，v＝λ_f×c，λ_f为相对速度系数；根据

计算得到距离函数的驻波比v(d)；绘制反射系数x(d)波形图或者驻波比v(d)波形图，从图上直接得出反射系数或者驻波比值大于预设阈值的点对应的线缆位置即为线缆故障点。

如图2所示，采用上述装置，本实施例提供了一种线缆故障位置检测方法，包括以下步骤：

S101：发射扫频信号，计算得到一组频率下的反射系数；

S102：根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系；

S103：比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

在步骤S102中，可以将该组频率对应的反射系数进行逆傅里叶变换，得到时域的反射系数，然后根据距离＝速度*时间，得到反射系数与线缆位置的关系，或者根据所述反射***与线缆位置的关系计算得到驻波比与线缆位置的关系。

另外，在步骤S103中，还可以根据所述反射系数与线缆位置的关系或所述驻波比与线缆位置的关系，绘制反射系数波形图或驻波比波形图，如果从所述反射系数波形图或驻波比波形图上获取到大于预设阈值的反射系数或驻波比，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

在一个应用示例中，所述方法具体包括以下步骤：

S201：发射扫频信号，设置扫频步进为Δf，计算得到一组频率对应的反射系数X(f)；

S202：对X(f)进行逆傅里叶变换，得到一组时域的反射系数x(t)；

S203：检测时，反射信号是经线缆断点或故障点反射回来的，信号传输的路程为2d，因此，距离与时间的关系公式为：

根据该公式将时间函数的反射系数x(t)转变为距离函数的反射系数x(d)，其中，d为距离，t为时间，v为传输速度，v＝λ_f×c，λ_f为相对速度系数；

S204：根据反射系数与驻波比的关系式：

计算得到距离函数的驻波比v(d)；

S205：绘制反射系数x(d)波形图或者驻波比v(d)波形图，从图上直接得出反射系数或者驻波比值大于预设阈值的点对应的线缆位置即为线缆故障点。

以2.1G UMTS制式为例，如果设备至天馈之间的线缆出现断点或故障，该点的驻波比检测值比较大，在通讯设备正常运行状态下，可以直接使用UMTS信号进行驻波比检测，为了确定故障点位置，可以对射频信号做扫频处理，计算出一组频域的反射系数，然后对频域的反射系数做逆傅里叶变换，得到时域的反射系数，进一步分析得到驻波比较大值的点及其对应的位置。

在一个应用示例中提供了一种线缆故障位置检测装置，包括：基带模块、发射模块、反射系数获取模块、控制模块和故障点判决模块，其中：

基带模块，用于扫频发射基带信号；

其中，所发基带信号可以为单音、UMTS、GSM等信号，在本实施例中使用单音信号处理，当然，本发明同样适用于其他频段和其他制式。

发射模块，用于将所述基带信号调制编码为射频信号，包括数模转换器、混频器、功率放大器及滤波器等；

反射系数获取模块，用于根据发射信号和反射信号计算一组频率下的反射系数，包括混频器、滤波器、模数转换器等；

该模块包括两种情况：

第一种情况，如图3所示，反射系数获取模块中发射信号和反射信号经功放或者滤波器耦合后共用一个通道，需要一个开关切换，图中的切换开关由采数模块控制，根据需求采集发射信号或反射信号。此情况相对硬件装置较少，节约硬件成本，软件处理稍微复杂，采集发射信号和反射信号要分两次处理。

第二种情况，如图4所示，反射系数获取模块中发射信号和反射信号经功放或者滤波器耦合后分别独立处理，此情况硬件装置多加入一个检测通道，硬件链路相对复杂，成本偏高，软件处理相对简单，采集发射信号和反射信号时，可同时采集，然后计算反射系数。

控制模块，实现流程控制；

故障点判决模块，用于根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与位置的线缆关系或驻波比与线缆位置的关系；并比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

采用上述装置，如图5所示，在一个应用示例中，提供了一种线缆故障位置检测方法，包括以下步骤：

S301：切换工作模式，该通讯***的正常工作制式是UMTS制式，需要切换为驻波比检测模式；

S302：发射基带单音信号，发射起始频点为f₁，终止频点为f₂，设f_s为f₂-f₁，设置扫频步进Δf，扫频次数N_s与f_s、Δf之间的关系是为f_s＝Δf*N_s；

S303：采集发射信号和反射信号的数据，计算反射系数；

按照反射系数获取模块的硬件结构有两种情况：

第一种情况，采用如图4所示的硬件结构，采数要分两次处理，每次采数需要以基带信号为参考。首先采集基带信号x_f和发射信号y_f，经处理后得到发射信号相对基带信号的参考数据v_f＝y_f/x_f，该参考数据为基带信号的反馈信号与基带信号的比值；然后，采集基带信号x_r和反射信号y_r，同样得到一组参考数据v_r＝y_r/x_r；不同时刻的反射信号和反馈信号不可比，二者分别用基带信号作参考，求出反馈或者反射信号相对基带信号的幅度比和相位差，然后使用这两组参考数据v_f、v_r计算求出反射系数X(f)＝v_r/v_f。

第二种情况，采用如图5所示的硬件结构，采数时，直接采集发射信号y_f和反射信号y_r，然后计算反射系数X(f)＝y_r/y_f。

本实施例采用第一种情况，软件计算处理流程复杂，只是对计算处理速度有一定影响，这样可以降低硬件成本。

通过上一步操作，求出f₁对应的反射系数，根据扫频步进Δf，依次设置发射频点为f₁+n×Δf(n＝0，1，......，N_s-1)，求出f₁+n×Δf对应的反射系数，最终得到一组频率(扫频范围为f₁至f₂，步进Δf)对应的反射系数X(f)，根据驻波比与反射***的关系式

计算得到一组频域驻波比波形图，见图6(1)；

S304：对X(f)进行逆傅里叶变换，得到一组时域的反射系数x(t)；

S305：将时间函数的反射系数x(t)转变为距离函数的反射系数x(d)；

在步骤S302中已经提到f_s＝Δf*N_s，2.1G UMTS发射频带宽带为f₂-f₁，即f_s＝f₂-f₁。对于时域的反射系数x(t)，两点之间的时间

t＝n×Δt(n＝0，1，……，N_s-1)。下面说明一下本发明实施例中反射系数与距离的关系、测量范围及分辨率。

①、反射系数与距离的关系：

距离与时间的关系式是：d＝v×t，n＝0，1，……，N_s-1，但在实际检测时，反射信号是经线缆断点或故障点反射回来的，信号传输的路程为2d，实际距离公式应该为：

对于大多数介质，如在同轴线缆中，信号的传输速度要比光速慢，存在一个相对速度系数λ_f，信号的实际传输速度为v＝λ_f×c，因此，距离与时间的关系为：

将代入时间函数的反射系数x(t)，可以得到距离函数的反射系数x(d)。

②、测量范围d_max，即可以测量到的设备和天馈之间的最远距离：

$d_{\max }=v\×\frac{1}{\mathrm{\Δf}}={\mathrm{\λ}}_f\×c\×\frac{1}{\mathrm{\Δf}}$

其中，Δf为扫频步进，λ_f是介质相对速度系数，c为光速。

③、分辨率ΔD，能区分出的两个故障点之间的最小距离，分辨率与扫频有关，扫频越宽，分辨率越小

ΔD＝v×Δt/2＝λ_f×c×Δt/2

其中，由于反射信号是双倍路程，需要取1/2处理，时域分辨率

λ_f为介质相对速度系数，c为光速。

S306：根据

获取距离函数的驻波比v(d)；

S307：绘制驻波比v(d)的波形图，如图6(2)所示，获取所有点的驻波比的值及其位置，当驻波比值大于预设阈值时，该点对应的位置即可判断为故障点，从如上可以看出，在3.3米和7.5米附近显示驻波比值大于预设阈值1.2，则可以认为在3.3米和7.5米处为线缆故障点，有线缆故障发生。

从上述实施例可以看出，相对于现有技术，上述实施例中提供的线缆故障位置检测方法及装置，用于反射系数或驻波比位置检测，获取设备和天线***之间的反射系数或驻波比的强度和对应的位置，进而分析得到线缆的断点或故障点位置，本发明不用增加硬件装置，不用检测人员携带仪器定位故障，只通过软件流程即可检测设备至天线***间线缆的断点或故障位置，大大降低了成本，提高了故障诊断效率，实现了设备的自诊断功能。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。根据本发明的发明内容，还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种线缆故障位置检测方法，包括：

发射扫频信号，计算得到一组频率下的反射系数，根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系，比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系，包括：

将该组频率对应的反射系数进行逆傅里叶变换，得到时域的反射系数，然后根据距离＝速度*时间，得到反射系数与线缆位置的关系，或者根据所述反射***与线缆位置的关系计算得到驻波比与线缆位置的关系。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述方法还包括：根据所述反射系数与线缆位置的关系或所述驻波比与线缆位置的关系，绘制反射系数波形图或驻波比波形图，如果从所述反射系数波形图或驻波比波形图上获取到大于预设阈值的反射系数或驻波比，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述方法具体包括：

发射扫频信号，设置扫频步进为Δf，计算得到一组频率对应的反射系数X(f)；

对X(f)进行逆傅里叶变换，得到一组时域的反射系数x(t)；

根据距离与时间的关系公式

将时间函数的反射系数x(t)转变为距离函数的反射系数x(d)，其中，d为距离，t为时间，v为传输速度，v＝λ_f×c，λ_f为相对速度系数；

根据

计算得到距离函数的驻波比v(d)；

绘制反射系数x(d)波形图或者驻波比v(d)波形图，从图上直接得出反射系数或者驻波比值大于预设阈值的点对应的线缆位置即为线缆故障点。

5.一种线缆故障位置检测装置，包括：

扫频发射模块，用于发射扫频信号；

反射系数获取模块，用于计算得到一组频率下的反射系数；

故障点判决模块，用于根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系；并比较反射系数或驻波比与预设阈值，如果某一反射系数或某一驻波比大于预设阈值，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述故障点判决模块，用于根据该组频率对应的反射系数计算得到反射系数与线缆位置的关系或驻波比与线缆位置的关系，包括：

将该组频率对应的反射系数进行逆傅里叶变换，得到时域的反射系数，然后根据距离＝速度*时间，得到反射系数与线缆位置的关系，或者根据所述反射***与线缆位置的关系计算得到驻波比与线缆位置的关系。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述故障点判决模块，还用于根据所述反射系数与线缆位置的关系或所述驻波比与线缆位置的关系，绘制反射系数波形图或驻波比波形图，如果从所述反射系数波形图或驻波比波形图上获取到大于预设阈值的反射系数或驻波比，则该反射系数或该驻波比对应的线缆位置为线缆故障点。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于：

所述扫频发射模块，用于发射扫频信号，设置扫频步进为Δf；

所述反射系数获取模块，用于计算得到一组频率下的反射系数X(f)；

所述故障点判决模块，用于对X(f)进行逆傅里叶变换，得到一组时域的反射系数x(t)；根据距离与时间的关系公式将时间函数的反射系数x(t)转变为距离函数的反射系数x(d)，其中，d为距离，t为时间，v为传输速度，v＝λ_f×c，λ_f为相对速度系数；根据

计算得到距离函数的驻波比v(d)；绘制反射系数x(d)波形图或者驻波比v(d)波形图，从图上直接得出反射系数或者驻波比值大于预设阈值的点对应的线缆位置即为线缆故障点。

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