УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НАПРАВЛЯЮЩИХ ЛИНИЙ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Полезная модель относится к области радиотехнических измерений, и может быть использована для оперативной диагностики направляющих линий поездной радиосвязи.
Локационные методы дистанционного определения повреждений кабельных линий получили широкое распространение, и применяются для нахождения повреждений в различных типах линий электропередачи и связи. Подобные методы обеспечивают большой диапазон измеряемых расстояний и низкую погрешность измерения.
Тем не менее локационные методы не нашли применения для диагностики направляющих линий поездной радиосвязи (ПРС), работающей в диапазоне гектометровых волн (ГМВ). Трудность применения локационных методов для тестирования волноводного тракта в первую очередь заключается, в сложной зависимости основных параметров направляющих линий поездной радиосвязи от частоты. В отличие от других направляющих систем, волноводный тракт ПРС относительно узкополосный, при средней частоте пропускания около 2 МГц расчетная полоса пропускания составляет примерно 1МГц. В центре этой полосы в пределах 200 кГц, относительно центральной частоты могут работать радио передающие устройства ПРС ГМВ диапазона. Ситуацию значительно ухудшают многочисленные дополнительные элементы, используемые для снятия наведенного потенциала, обхода силовых подстанций и т.д. Другой серьезной проблемой при использовании локационных методов для диагностики направляющих линий ПРС является наличие высокого уровня помех различной физической природы: наводки токов промышленной частоты, импульсные помехи от искрящих токоприемников, кроме этого радио передающее оборудование, работающее в ГМВ диапазоне, создает помехи работе устройств, основанных на применении локационного метода зондирования. Низкое отношение сигнал/помеха в системах поездной радиосвязи затрудняет диагностику направляющих линий ПРС гектометрового диапазона.
Известен способ дистанционного определения места повреждений линий электропередачи и связи, заключающийся в: зондировании линий сложными последовательностями видеоимпульсов, оптимальном приеме отраженных от неоднородности волнового сопротивления (повреждения) сигналов, сравнении максимального значения отраженного сигнала с установленным порогом в блоке решающего устройства и определении места повреждения по временной задержке отраженных от места повреждения сигналов относительно зондирующих (прототип полезной модели) (см. Г.М.Шалыт. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982 с.184-185).
Недостаток данного метода состоит в том, что из-за узкой полосы пропускания линии, его нельзя применить для диагностики направляющих линий ПРС. Это объясняется тем, что полосу рабочих частот Δf устройств зондирования выбирают таким образом, чтобы, в нее не попадали рабочие частоты передатчиков связи подключенных к диагностируемым линиям. В системах ПРС центральная полоса пропускания линии совпадает с частотами работы радиостанций.
Техническая задача, решаемая устройством состоит в: модернизации существующего метода [1] для диагностики направляющих линий ПРС, точности определения места повреждения, оперативности предоставляемых результатов, сокращении времени диагностирования, возможности одновременной работы с радиопередающем оборудованием.
Поставленная техническая задача решается тем, что для зондирования используются радиоимпульсы с частотой несущей близкой по значению к средней частоте пропускания направляющих линий ПРС.
Структурная схема устройства полезной модели (рисунок - 1) содержит: генератор псевдослучайной последовательности разнополярных видеоимпульсов 1, генератор синусоидальных колебаний 2, балансный модулятор 3, устройство усиления 4, блок переменной задержки 5, согласующее устройство 6, демодулятор 7, перемножающий блок 8, блок, выполняющий усреднения 9, вычислительное устройство (ВУ) 10.
o
Работа предлагаемого устройства основана на формировании и подаче в канал радиосвязи периодической псевдослучайной последовательности радиоимпульсов, приеме и корреляционной обработке отраженных сигналов, усреднении, полученных коррелелограмм, определении временного интервала до отражения по максимуму корреляционной функции, определение расстояния до места повреждения. Причем расстояние определяется выражением:  где V - скорость распространения электромагнитной волны по направляющим линиям ПРС рассчитывается или определяется экспериментальным путем, и близка к скорости света, t - временной интервал до отражения.
Определение мест повреждения направляющих линий поездной радиосвязи локационным методом достигается за счет:
Использования псевдослучайных зондирующих последовательностей радиоимпульсов с хорошими корреляционными характеристиками. Использование оптимального корреляционного обнаружителя. Использование балансного модулятора. Усреднение и накопление экспериментальных данных.
Устройство для определения места повреждения направляющих линий ПРС работает следующим образом.
На выходе блока 1 формируется псевдослучайная последовательность разнополярных видеоимпульсов.
На выходе генератора синусоидальных колебаний 2 формируется гармонический сигнал с частотой, близкой к частоте работы радиостанций ПРС ГМВ диапазона.
В блоке балансного модулятора 3, происходит перенос спектра зондирующей последовательности в область высоких частот, а именно в область средней частоты полосы пропускания направляющих линий.
В устройстве усиления 4, происходит усиление зондирующей последовательности радиоимпульсов, полученных с выхода балансного модулятора.
Через согласующее устройство 6, выполненное в виде направленного ответвителя, зондирующая последовательность радиоимпульсов поступает в направляющую линию.
Устройство переменной задержки 5, синхронизовано с блоком усреднения 9 и формирует ступенчатый сигнал задержки, длительность одного элемента, которого регулируется.
Отраженные от неоднородностей сигналы через согласующее устройство 6, поступают на вход демодулятора 7, где происходит выделение из принятых сигналов последовательностей видеоимпульсов.
Полученный сигналы низкой частоты поступают на первый вход умножающего блока 8, на второй вход, которого, поступает сдвинутая копия зондирующего сигнала.
i
В блоке усреднения 9 вычисляется среднее значение U - мультипликативной смеси принятого сигнала и сдвинутой копии, зондирующего сигнала.
где n - число измерений, соответствующих по времени одному значению на выходе блока переменной задержки.
В вычислительном устройстве блок 10, происходит накопление рефлектограмм и сравнение максимального значения рефлектограммы для каждой дальности с соответствующим пороговым значением, сохраненным в памяти ВУ.
За счет большого времени усреднения появляется возможность использования зондирующих последовательностей радиоимпульсов малой мощности по сравнению с сигналами радиопередающего оборудования ПРС.
К достоинствам предлагаемого устройства (по сравнению с устройством-прототипом) можно отнести возможность поиска неисправностей в относительно узкополосном канале направляющих линий ПРС с постоянно работающей приемо-передающей аппаратурой, путем переноса спектра зондирующей импульсной последовательности в область средней частоты пропускания направляющих линий ПРС.
Отличительная особенность устройства заключается в том, что формирователь зондирующей последовательности включает в себя генератор псевдослучайной последовательности видеоимпульсов, балансный модулятор, генератор синусоидальных колебаний с частотой следования близкой к средней частоте полосы пропускания направляющих линий ПРС ГМВ; и в схему устройства добавлен блок демодулятор.
Использованные источники:
1. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982, с.184-185.