信号传输系统（精选12篇）
信号传输系统 篇1
随着通信网络的不断扩大，加强信号质量成了运营商的首要问题。在信号的传输过程中，时钟同步便是整个通信系统的最关键的部分，它为系统中的其它每个模块馈送正确的时钟信号。因此需要对同步模块的设计和实现给予特别关注。本文对影响系统设计的时钟进行了考察，并对信号恶化的原因进行了评估。本文还分析了同步恶化的影响，并对标准化组织为确保传输质量和各种传输设备的互操作性而制定的标准要求进行了探讨。
1 基本概念：抖动和漂移
抖动的一般定义可以是“一个事件对其理想出现的短暂偏离”。在数字传输系统中，抖动被定义为数字信号的重要时刻在时间上偏离其理想位置的短暂变动。重要时刻可以是一个周期为T1的位流的最佳采样时刻。虽然希望各个位在T的整数倍位置出现，但实际上会有所不同。这种脉冲位置调制被认为是一种抖动。这也被称为数字信号的相位噪声。抖动，不同于相位噪声，它以单位间隔(UI)为单位来表示。一个单位间隔相当于一个信号周期(T)，等于360度。假设事件为E，第n次出现表示为tE[n]。则瞬时抖动可以表示为：
一组包括N个抖动测量的峰到峰抖动值使用最小和最大瞬时抖动测量计算如下：
漂移是低频抖动。两者之间的典型划分点为10Hz。抖动和漂移所导致的影响会显现在传输系统的不同但特定的区域。
2 抖动类型
根据产生原因，抖动可分成两种主要类型：随机抖动和确定性抖动。随机抖动，正如其名，是不可预测的，由随机的噪声影响如热噪声等引起。随机抖动通常发生在数字信号的边沿转换期间，造成随机的区间交叉。毫无疑问，随机抖动具有高斯概率密度函数(PDF)，由其均值(μ)和均方根值(rms)(σ)决定。由于高斯函数的尾在均值的两侧无限延伸，瞬时抖动和峰到峰抖动可以是无限值。因此随机抖动通常采用其均方根值来表示和测量。
对抖动余量来讲，峰到峰抖动比均方根抖动更为有用，因此需要把随机抖动的均方根值转换成峰到峰值。为将均方根抖动转换成峰到峰抖动，定义了随机抖动高斯函数的任意极限(arbitrarylimit)。误码率(BER)是这种转换中的一个有用参数，其假设高斯函数中的瞬时抖动一旦落在其强制极限之外即出现误码。通过下面两个公式，就可以得到均方根抖动到峰到峰抖动的换算。
确定性抖动是有界的，因此可以预测，且具有确定的幅度极限。考虑集成电路(IC)系统，有大量的工艺、器件和系统级因素会影响确定性抖动。占空比失真(DCD)和脉冲宽度失真(PWD)会造成数字信号的失真，使过零区间偏离理想位置，向上或向下移动。这些失真通常是由信号的上升沿和下降沿之间时序不同而造成。如果非平衡系统中存在地位漂移、差分输入之间存在电压偏移、信号的上升和下降时间出现变化等，也可能造成这种失真。
数据相关抖动(DDJ)和符号间干扰(ISI)致使信号具有不同的过零区间电平，导致每种唯一的位型出现不同的信号转换。这也称为模式相关抖动(PDJ)。信号路径的低频截止点和高频带宽将影响DDJ。当信号路径的带宽可与信号的带宽进行比较时，位就会延伸到相邻位时间内，造成符号间干扰(ISI)。低频截止点会使低频器件的信号出现失真，而系统的高频带宽限制将使高频器件性能下降。
正弦抖动以正弦模式调制信号边沿。这可能是由于供给整个系统的电源或者甚至系统中的其他振荡造成。接地反弹和其他电源变动也可能造成正弦抖动。正弦抖动广泛用于抖动环境的测试和仿真。不相关抖动可能由电源噪声或串扰和其他电磁干扰造成。考虑抖动对数字信号的影响时，需要将整个确定性抖动和随机抖动考虑在内。确定性抖动和随机抖动的总计结果将产生另外一种概率分布：双模响应，其中部表示确定性抖动，尾部为高斯响应，表示随机抖动分量。
3 高速产生系统中抖动和漂移的原因
时钟和数据相互独立，发射和接收端在启动、保持和延迟时间方面的变化对高速率非常关键。因数据和时间路径中存在不同有源元件而使数据和时钟路径之间出现传播延迟差异，数据位之间的接线延迟差异，数据和时钟路径之间不同的负载情况，分组长度差异等等，均可能造成上述变化。在规划系统抖动余量时，必须将不同信号路径的变化考虑在内。当在一段距离上进行传输时，在发射机和接收机中的很多点上存在抖动积累。在发射机物理层实现中，DAC非线性或激光非线性等非线性特性会加重信号失真。在传输介质和接收机中，除了外部乱真源(大多在铜导线中)之外，因不同频率和调制效应而导致的光纤失真、因接收机实现(主要于带宽有关)和时钟提取电路实现二导致的信号相关位偏离，会加重信号流的抖动。具体到SDH(同步数字系列)传输，有大量的系统级事件会导致抖动。在将PDH(准同步数字系列)支路映射为SDH帧并通过SDH NE(网络组件或网元)进行传输的典型传输系统中，在PDH支路于SDH的终端多路分配器解映射之前，将在每个中间节点处出现VC的重新同步。有间隙的时钟用于将各个支路映射到STM-N帧和从STM-N帧解映射，发出与开销、固定填充和调整位相应的脉冲，因而造成映射抖动。采用调整机会位补偿PDF支路中频率偏移的方法会造成等待时间抖动。还有指针调整机制，用于对来自初始NE的输入VC与本地产生的输出STM-N帧之间的相位波动进行补偿。根据频率偏离，VC在STM-N帧中前后移动。这将使VC提取点看到位流中的突然变化，导致称为指针抖动的类型抖动。所有上述系统级抖动都将加重总的确定性抖动。尽管所有上述因素都会加重从源到目的地之间信号传播的抖动，标准要求仍然规定在传输点需具有比理论值更低的抖动数值。这样，考虑到时钟倍频、电源变化、电-光-电转换、发射和接收影响以及其他致使实际信号恶化的失真信号的影响，在源处驱动信号的时钟将具有一个相对很低的抖动数值。
4 结论
网络同步和时钟产生是所有高速传输网路系统中最重要的部分。本文论述了时钟恶化的不同类型，主要是抖动和漂移。文章还详细论述了造成上述恶化的原因，以及它们如何影响传输系统。对时钟子系统进行系统性设计和实现，将提高整个系统的性能，降低误码率，易于集成，提供更高的传输质量和效率。
摘要：网络同步和时钟产生是高速传输系统设计的重要方向。为了通过降低发射和接收错误来提高网络效率, 必须使系统的各个阶段都要使用的时钟的质量保持特定的等级。网络标准定义同步网络的体系结构及其在标准接口上的预期性能, 以保证传输质量和传输设备的无缝集成。有大量的同步问题, 系统设计人员在建立系统体系结构时必须十分清楚。本文论述了时钟恶化的各种来源, 如抖动和漂移。本文还讨论了传输系统中时钟恶化的原因和影响, 并分析了标准要求, 提出了各种实现技巧。
关键词：网络同步,抖动,漂移,时钟
信号传输系统 篇2
摘 要：铁路信号集中监测系统目前在铁路有着广泛的应用，它已经成为每个站必须配备的辅助信号设备，由于其技术的逐步成熟，行业标准的逐步完善，是一套电务职工日常维修设备的必要辅助系统。
关键词：信号集中监测；隐患排查；故障分析
中图分类号：TN911 文献标识码：A
铁路电务信号集中监测系统是电务部门运用越来越广泛的一个设备维护辅助系统。随着铁路维修制度的逐步改变，设备维修只能在天窗点内进行，由于维修天窗点时间的不足、日常又不能进行开盖检查设备，所以很难保证设备的良好运行。近年来随着系统中设备监测项目的逐步增加，通过运用系统实时监测的特点，可以发现大量的信号设备安全隐患，为信号设备实现状态维修提供了可靠的数据依据。信号工可以利用监测系统提前发现设备问题，做到有针对性地重点检修设备，最大化地利用有限的天窗时间。下面通过现场的实际运用分析来讲解一下系统的多方面运用方法。
一、利用监测系统发现道岔设备安全隐患
目前的信号集中监测系统对道岔设备主要采集的数据有动作电流数值、动作功率数值、定位表示交流电压数值、反位表示交流电压数值、定位表示直流电压数值和反位表示直流电压数值。通过各种数据的横向对比，可以发现道岔不同部位发生的不同问题。利用道岔动作电流曲线发现配线错误问题
2015年曹妃甸西站因站改需要对站内电缆进行割接，割接电缆后，施工人员对各类设备进行了单项连锁试验，连锁关系全部正确。但在电缆割接后，职工日常巡视微机监测发现11#、13#道岔动作电流曲线偶尔发生异常。通过对所有道岔曲线进行对比综合分析后，发现只有11#、13#道岔同时扳动时、两组道岔的电流曲线均异常。
车间人员查看电缆割接前道岔的电流曲线，11#、13#道岔同时扳动时，各相电流曲线均正常，动作电流在1A左右。查看电缆割接后道岔的电流曲线，发现4月27日18点04分35秒扳动13#道岔，A相电流超标、动作电流在4A左右、持续时间约26秒；B相电流升高、动作电流在1.5A左右；C相电流升高、动作电流在1.2A左右。4月27日18点04分43秒扳动11#道岔，A相电流降低、动作电流在0.5A左右；B相电流升高、动作电流在1.5A左右；C相电流超标、动作电流在3.7A左右、持续时间约26秒。由于两组道岔的控制电缆在同一根电缆中，初步分析怀疑电缆是否有接地短路点。由于道岔站场位置离机械室比较远，道岔的控制电缆采用的是双芯并用，车间利用天窗点对两组道岔的控制电缆进行了绝缘对地摇测，未发现有电缆绝缘不良问题。车间又分别对两组道岔电缆甩线进行通断核对试验，发现11#道岔的X5与13#道岔的X1有一芯电缆交叉上错。对错误配线进行倒接后，再同时操纵两组道岔，道岔的动作电流曲线恢复正常。利用道岔表示电压曲线发现设备性能不良问题
2016年2月18日涿鹿车间通过微机监测发现涿鹿站5#道岔定、反位直流表示电压由21V降为约16V。对道岔的表示电路进行分析认为定反位表示电路的公共部分存在问题，公共部分中怀疑点最大的就是表示二极管性能不良，天窗点中对5#道岔的表示二极管进行更换后表示电压全部恢复正常。对更换下的表示二极管进行测试发现表示二极管两个并联使用的陶瓷电阻有一个存在内部断线问题。
总之，我们日常通过分析道岔的各种监测曲线，可以发现不同类型的设备安全隐患。通过动作功率曲线可以发现道岔解锁困难、中途转换卡阻、尖轨入槽困难、道岔表示缺口不适等问题。当道岔扳动时，动作功率曲线升高后一直不回落，可以判断为道岔解锁困难，道岔无法进行转换，通过现场查找杆件是否有卡阻进行处理。当道岔扳动转换途中，动作功率曲线有突然的升高或者小毛刺等现象时，可以判断为转换途中有卡阻的地方，一般情况是滑床板缺油或者杆件在转换途中有异物磨卡。当道岔在即将转换到位时，动作功率曲线有突然的升高现象，可以判断为尖轨入槽不顺，一般情况是基本轨有肥边或者尖轨有吊板问题，此种情况需及时联系工务部门进行病害整治，才能彻底解决此类问题。利用道岔表示电压曲线可以发现表示二极管性能不良、道岔动静接点虚接、表示回路电缆虚接等问题。当道岔表示电压曲线下降了一定数值后保持平稳，可以判定为道岔表示二极管性能不良，及时进行更换即可解决此类问题。当道岔表示电压曲线存在细微波动时，可以判断为表示接点虚接或者回路中有电缆虚接部位，此类问题需要进行现场检查，逐步进行排除处理。
二、利用监测系统发现ZPW-2000A轨道电路设备安全隐患
目前的信号集中监测系统对ZPW-2000A轨道电路设备主要采集的数据有功出电压、功出电流、主轨入电压、主轨出电压、小轨入电压、小轨出电压、送端分线盘电压、受端分线盘电压。可以通过各项数值的综合分析判断为室内、室外设备问题。利用受端电压发现室外设备短路问题
2015年3月30日大同南区间0144G主轨出电压波动达60MV～70MV，通过查看送端分线盘电压、受端分线盘电压判断为室外问题，首先怀疑是轨道区段内的补偿电容有性能不良的，或者是送受端调谐线存在虚接问题。车间人员到达现场对调谐线及补偿电容进行了细致的检查，没有发现明显的问题。继而车间重新对线路进行了检查，发现线路外侧有工务部门新卸的一小段钢轨，钢轨正好放在了几根地锚拉杆上部，经过初步分析是新卸的备轨短路地锚拉杆，形成第三轨道通路，造成了轨道区段的电压波动，如图1所示。
分析原因：ZPW-2000A轨道区段中有均匀分布的补偿电容，对轨道上传输的轨道电压起到补偿作用，以便实现轨道信号的长距离传输。如图所示新卸的钢轨放在了线路的外侧，刚好放在了地锚拉杆绝缘与钢轨的中间，中间这一部分拉杆是没有绝缘性能的，当新轨分别与第一个和第三个地锚拉杆短路时，相当于形成了第三条轨道通路，中间会有3个补偿电容被短路掉，不再起到补偿作用。由于短路点没有形成死短路，所以在监测系统中主轨出电压表现为波动的形态。此种设备隐患很容易同调谐线虚接、补偿电容虚接问题混淆，需要现场进行实地检查判断。利用各项监测数据快速判断故障点
2016年4月6日，铁炉村中继站至下庄区间2960G红光带，由于大秦线上有很多长大区间，交通不便，所以当区间发生设备故障时，首先需要通过监测系统的各项参数值判断区分室内外问题。这样可以压缩很大一部分故障处理时间，减少故障给行车带来的损失。上述故障发生时，通过微机监测查看2960G分为3个轨道区段，2960AG功出电流正常、主轨出电压正常；2960BG、2960CG的功出电流为零、主轨出电压为零；可以判断问题在2960AG处。进一步查找分析，2960AG处在区间分界处，它的主轨接收设备在下庄站，它的小轨接收设备在铁炉村中继站，通过查看中继站2960AG的小轨出电压是正常的，可以判定为小轨站联条件没有送出的问题。车间人员分别赶到下庄和铁炉村中继站机械室查找，发现是站联电缆的问题，找到提前核对好的备用电缆进行倒接，倒接后故障恢复。
我们日常利用信号集中监测系统可以对电源屏、信号机、轨道电路、道岔等信号设备进行实时监控，动态的发现设备使用情况，对于一些无法人工发现的设备隐患，可以通过监测系统进行综合分析判断。同时可以为电务人员提供大数据支持，电务人员利用监测系统对信号设备电气特性进行日、月、年的动态分析，通过分析设备使用状态做到有针对性的周期维护，减少了一大部分设备故障。作为铁路信号系统的新设备新技术，熟练使用信号集中监测系统是每一名电务人员必备的业务知识，合格的信号工必须能够利用监测系统发现设备安全隐患和快速判断设备故障部位。
参考文献
高频信号传输问题探讨 篇3
关键词：高频信号 传输 波阻抗 匹配 陷波 抗干扰
电力线载波纵联保护利用高压输电线及其加工和连接设备（阻波器、结合电容器及高频收发信机）等组成高频信号传输的通道。高频信号能否有效传输取决于通道中各元件的特性，下面我们了解一下波在导体中传播的基本特点，分析一些影响高频信号传输的因素。
波传播的物理概念
一般单导线架空线路Z=400Ω，分裂导线Z=300Ω
波的传播也可以从电磁能量的角度进行分析，因为电压波使导线对地电压升高的过程也就是在导线对地电容中储存电场能的过程，电流波流过导线的过程也是导线电感中储存磁场能的过程。当电压波和电流波互相伴随着沿导线传播时，单位长度的导线获得的电场能和磁场能分别为和。
由式(1-6)，可得＝。即单位长度导线获得的电场能和磁场能相等。
这就是电磁波传播的规律。又因为波的传播速度为，故单位时间内导线获得的能量为。
因此，从功率的观点看，波阻抗Z与一数值相等的集中参数电阻相当，但在物理含义上是不同的，电阻要消耗能量，而波阻抗并不消耗能量，它反映了单位时间内导线获得电磁能量的大小。
输入阻抗
当线路的终端接一与每个网络阻抗相等的负载，这时在线路上任一点阻抗都是相同的，都等于线路的特性阻抗Zc。如果在线路终端接上一个任意值的负载阻抗Z。由于阻抗不匹配产生反射现象，在始端测得的电压与电流值，将为入射波与反射波之和。此时，在线路始端测量到的阻抗不等于线路的特性阻抗，用Zi表示
阻抗匹配
阻抗匹配是指负载得到最大功率的条件，即负载电阻R和电源内阻Rs相等。阻抗匹配时，负载从信号源中得到的功率最大。信号源提供的功率全部被负载吸收，在信號源和负载之间不存在反射。功放内阻和负载各消耗一半的功率，效率最高。在高频通道中，负载阻抗跟传输线的特征阻抗相等，这就是传输线的阻抗匹配。阻抗匹配有两种，一种是改变阻抗力，另一种则是调整传输线的波长。
阻抗匹配连接的目的有：
（1）避免阻抗失配时，由于信号源能量不被完全吸收而引起的反射。反射波对入射波的干涉，使信号源输出不稳定，造成波形失真。
（2）避免阻抗失配时，功率放大器工作点发生变化进入饱和区，造成乱真发射。
（3）避免输出端失配最严重的开路或短路中，功率放大器提供的功率消耗在放大器本身，损坏设备。
（4）保证信号输出，提高信杂比，使通信质量得到提升。
使用转换器进行阻抗匹配：
异阻抗匹配的最正统方法是使用具有正确阻抗转换率的匹配转换器，其转换公式为
Zc1：输入阻抗
N1：输入线圈的匝数
Zc1：输出阻抗
Z2：输出线圈的匝数
短电缆效应
当高频电缆与两端的负载达到阻抗匹配时，电缆的输入阻抗等于其特性阻抗。如果源的输出阻抗，电缆特性阻抗，和负载输入阻抗之间存在失配，将发生反射，反射的状态取决于电缆长度。当高频电缆长度为工作频率λ/4偶数倍时，电缆的输入阻抗将出现极大值；当高频电缆的长度为工作频率的λ/4奇数倍时，电缆的输入阻抗将出现极小值。由于高频电缆中传播的是高频电流，其波长较短，电缆长度足以与波长相比拟。实际安装中的高频电缆一般为几百公尺，这个长度正好容易落在高频保护工作频率的λ/4处，如果这样，则高频电缆的输入阻抗不是很小就是很大，给通道的匹配造成很大困难。所以在实际运行中，应绝对避免电缆长度等于λ/4的情况。
解决短电缆效应的方法有以下两种：
(1)适当地增加电缆长度，以使其长度避开λ/4。这个方法实施简单，但它通常对于工作频率较高的情况效果显著，因频率高，波长短，所以稍增加电缆长度，救可有效地避开λ/4。而对于工作频率较低的情况，效果就差，因频率低，波长较长，所以要有效地避开λ/4，就必须在较大程度上加长电缆长度，这在具体实施时是困难的。
(2)人为加感法人为加感法是在电缆中串入适当的一小电感，以使电缆回路的电感量增加，从而导致高频电流在电缆中传输的速度发生变化。因电磁波传播速度在电缆中传播的为υ=1/LC，所以加大电缆回路中的电感后，高频电流的传播速度就要降低，于是在原工作频率不变的条件下，其波长λ就要减小(因λ=υ/f)。这就同样可以达到避开λ/4的目的。
人为加感法的方法有两种：一种是集中加感法：另一种是均匀加感法。集中加感法可在铁涂氧小磁环上绕圈制成；均匀加感法是在电缆的芯线上均匀地包上一层强磁性材料，以增加电缆地电感量。通常以集中加感法为简单而获得较广的应用。
频率与传输衰耗的关系
信号频率增大时衰减曲线也趋向增大，这主要归结于内外导体间有限的电流穿透能力（趋肤效应）。随着频率增大，电流透入导体的深度会随之减小，从而电流被封闭在金属表面更浅薄的区域。因此电阻和衰减就更大。同时在绝缘体的内部也会有部分的能量损失，也是造成衰减的原因。
高频信号传输的干扰问题
高频保护是以输电线载波通道作为通信通道的线路纵联保护。当前随着电网容量的增大、系统电压的升高，各类电磁干扰现象比较严重。
一般采取的抗干扰措施：
(1)通道入口处加装串联电容。作用是防止因工频地电流引起变量器饱和，出现高频闭锁信号间断而导致的保护误动。
(2)装置可靠接地。由于变电所的接地网并非实际的等电位面，因而在不同点之间会出现电位差，当较大的接地电流注入接地网时，各点之间可能有较大的电位差，如果同一个连接的回路在变电所的不同点同时接地，地网地电位差将窜入该连通地回路，造成不应有地分流。
(3)限制过电压对装置的影响。为防止雷击时产生过电压，可在通道入口处并联适当的电容，由于电容具有两端电压不能突变的性质，当静电感应产生的过电压出现时，首先要向并联电容充电。随着充电过程的进行，副边电压才会慢慢升起来，由于静电感应过电压一般出现的时间都很短，并联电容两端电压(即副边电压)还没有升到足够高时，过电压已消失，这样就能大大限制地电压对高频收发讯机的侵害。
(4)相-相耦合方式中，高频差接网络必须可靠接地。
结束语
本文提及了波在导体中传播的基本原理以及高频信号的传输需要考虑的一系列问题。高频保护的不正确动作往往是由于通道的堵塞、通道通信质量的低劣等因素引起，故障录波器的波形图分析常常会看到高频信号有间断、畸变的现象。分析、解决高频信号的传输质量问题将有效的提高高频保护的正确运行动作水平。
参考文献：
《高电压工程》中国电力出版社
《电力系统继电保护技术问答》中国电力出版社
公司科技论文
电视信号传输系统及其优劣选择 篇4
有线电视系统是一个复杂的完整体系,它由多种设备和部件按照一定的方式组合而成。从功能上来说,任何有线电视系统无论规模大小、繁简程度如何,都是由信号源、前端、传输系统、用户分配网四个部分(或称四个功能模块)组成[1]。
有线电视系统有多种分类方法。按用户数量可分为A类系统(10万户以上的系统)和B类系统(10万户以下的系统)。按干线传输方式可分为全电缆系统、光缆与电缆混合系统、微波与电缆混合系统、卫星电视分配系统等。按照是否利用相邻频道,可分为邻频传输系统与非邻频传输系统。其中非邻频传输系统可按工作频段分为VHF系统、UHF系统和全频道系统。此外,还有单向系统与双向系统之分。一般来说,不同的系统在具体的组成上差异很大,取决于系统规模的大小、节目套数的多少、功能应用的情况等诸多因素[2]。
本文就电视信号传输中各种设备技术参数及其性能做一介绍,以供同行参考。
1 视音频电缆传输系统[3]
1.1 COFDM数字无线移动视音频传输设备
(1)功能概述
本设备适用于电视现场采访转播和其它场合的视音频传输。设备采用COFDM调制技术和MPEG-2图像压缩技术,使用全向天线发射和接收,具有非视距、运动中传输的特点,是图像和音频传输的高性能设备。通视条件下直线传输距离不低于15km,非通视条件下0.5～10km。工作频率可在指定范围内自行设定。视频输入PAL/NTSC可选。发射机输出功率可选,数据传送功能可选,加密功能可选。
(2)设备特点
发射机特点:YMD-C 3012PA型COFDM设备背架与发射机之间的设计为通风隔热式,发射机散热设计优良。五档功率输出调整。电池供电连续工作时间可长达10小时,并可通过合理配置再加长。电池带有精确的电量显示,并可即时切换;换电池无需中断信号。走线设计合理,使信号线,电源线不会散乱、松脱,使用中更加方便、可靠。天线与背负者的距离,倾斜度可作调整,全铝合金设计,设备轻便易于使用。整套设备置于专用便携箱中行动更加方便发射机和背架有多种颜色和款式可选。进口优质功放模块,高可靠性。必要时可调高功率兼作车载台,定置台使用,实现一机多用的功能。内置电源接反保护功能。视音频信号输入兼容标准BNC接口输入和RCA莲花座输入。
接收机特点:双天线智能分集接收,超强抗衰落,接收更可靠。采用高增益天线,可使馈线加长而不影响接收效果,方便将天线引至室外和高处,增强使用效果。专设接收电平监测功能,随时了解电平强度,以便及时作功率切换调整和发射接收调整,监测中不影响信号的正常传送。频率可宽范围任意设置,方便调整以避开任何可能的干扰。可选供电方式:AC 220V、AC 110V、DC+12V～+24V、DC-48V。
(3)主要技术指标
电源部分发射机供电DC 11V～DC 18V,发射机电流≤1.8A,发射机功耗<30W,接收机供电AC 90V～240V,接收机功耗<30W,发射部分输出频率范围140MHz～1GHz,出厂设置234MHz,射频带宽4/7/8MHz,输出功率0.3W～3W,分5档可调,调制方式COFDM图像压缩标准MPEG 2。
1.2 单路双绞线视音频传输设备
闭路电视(CCTV)保安系统或录像监视系统都采用同轴电缆传送视频信号。由于科技发展迅速,摄相机、监视器及分配器的性能越来越好,价格越来越低,传输电缆占监视系统的总成本就越来越高,选择合适的电缆便显得日益重要。无屏蔽双绞线电缆是一上佳的选择,它可确保多媒体应用方案传送的影像更清晰,成本更低廉。由于在中短距离上使用光端机价格昂贵、施工麻烦、后期维护成本高等原因,大多用户会选择同轴电缆来传输监控视频信号。但是随着距离的增加,传输图像效果会变得越来越差,即使使用视频放大器也达不到理想的效果,同轴电缆线径粗、布线麻烦、抗电磁干扰能力差等原因,也给用户增添了不少麻烦,甚至有时工程很难验收通过。另外用户要传输供电电源、控制信号等还要重新布线,工程量很大。因此我们建议用户综合布线使用双绞线。
2 微波传输设备[4]
无线方式是广播电视覆盖的最初手段,微波属于无线传播。微波传输有其特殊性,其线路建设时间短,灵活性大,通信容量伸缩性强,较适合山区、海峡、水面以及有断层的特殊地形等光纤网不易铺设的地区。相对于卫星和有线网络传输而言,抵御自然灾害的能力强。
抗干扰性最强微波传输设备ZY-3010微波传输系统
ZY-3010设备使用RTOS设计,32位MIPS,4M FLASH,16M SDRAM;支持N-type馈线接口,50Ψ,±15kESD/EMP保护,直连接K头天线;支持802.11b/gOFDM,2.412GHz～2.472GHz频率,150mW(22dBm)的RF输出功率,-94dBm接收灵敏度;支持54/48/36/24/18/9/6Mbps无线带宽,POE供电,±15k的ESD/EMP保护;支持DC 24V输入,体积37×152×31mm。可致远程专业生产网桥,数字网桥,电信级无线网桥,室外型无线AP网桥,工业级无线数字网桥、远程无线微波,远程无线视频监控系统,远程无线视音频传输系统等各种传输系统。从作用上来理解无线网桥,它可以用于连接两个或多个独立的网络段,这些独立的网络段通常位于不同的建筑内,相距几百米到几十公里。所以说它可以广泛应用在不同建筑物间的互联。同时,根据协议不同,无线网桥又可以分为2.4GHz频段的802.11b或802.11G以及采用5.8GHz频段的802.11a无线网桥。
无线网桥有三种工作方式,点对点,点对多点,中继连接。特别适用于城市中的远距离通讯。它有2种接入方式,IP接口接入,IP+E 1双接口接入。在无高大障碍(山峰或建筑)的条件下,一对速组网和野外作业的临时组网,其距离取决于环境和天线,可实现7km的点对点微波互连。一对27dbi的定向天线可以实现10km的点对点微波互连。12dbi的定向天线可以实现2km的点对点微波互连;无线网桥通常是用于室外,主要用于连接两个网络。无线网桥功率大,传输距离远(最大可达约50km),抗干扰能力强等,不自带天线,一般配备抛物面天线实现长距离的点对点连接。
3 光纤传输系统[5]
3.1 FM-SCM光纤多路电视传输系统
SCM多路视频传输系统,特别适合于CATV超干线、干线及支线分配系统。副载波技术的应用使SCM系统成为透明通道,很容易改变信道的可用带宽,使其能够传输多种数字或模拟信号,包括现有的数字电视,N-VOD和HDTV等,图像声音、数据和通信业务等均可合一系统。根据视频信号对副载波的不同调制方式,SCM视频传输系统可分为AM-VSB(残留边带调幅)和FM两种方式。其中FM-SCM系统传输性能更优,可以作为高质量传输手段,但频带利用率较低。
3.2 SCM系统的工作原理及特点
各路基带的模拟或数字信号分别调制到各个副载波频率上,副载波频率选择范围宽。接收端用一组滤波器将副载波滤出并解调,形成多路信号输出。调频调制器把基带的视频或音频信号调制在各自副载频上。声音分配从15MHz至80MHz,可选4MHz步长,视频分配从100MHz～740MHz,步长可选40MHz。调频解调器从频率调制的副载频中恢复基带视频和音频信号,解调器的射频输入频率是可选择的,从微处理控制器中选择任一个频率。被预调频的射频载波信号再直接强度调制一个激光器,产生一个光信号输出。单频道调频解调器按上述相反过程,恢复原始的视频和音频信号。在光发射机输入端加入一个标准1Vpp/75Ψ的视频信号,在光接收机输出端产生一个同样电平的1Vpp/75Ψ输出信号。FM方式比AM方式信号质量高,FM系统是用较宽的传输带宽换取较大的S/N,因此FM系统的带宽利用率低要求每个频道为带宽方式的另一优点是系统对光器件线性度的要求大为降低。FM方式又可采用加重技术进一步提高传输质量。由于FM的改善度和预加重的效果,FM方式所需的C/N将会减小,即FM方式在较小的光接收功率条件下,也能达到相同的接收效果。FM预调制后与税额基带直接光强度调制相比,虽可达到相近的最佳效果,但FM预调制后明显减弱对光路线性度的要求。即系统的线性度主要取决于FM的调制—解调器,大大降低对光器件线性度的要求,而视频基带直接光强度调制则不然。
3.3 FM-SCM系统的实施方案
(1)传输路数不多时,可采用由低到高,按40MHz间隔排列,此方案电路简单,各通道间一致性差,低端通道相对频偏过大,线性不易做好,高端通道对电子器件要求高。(2)传输路数较多时,采用中频制。调试一致性好,各通道的性能一致性也好。
4 光缆传输系统[6,7]
当综合布线系统需要在一个建筑群之间铺设较长距离的线路,或者在建筑物内信息系统要求组成高速率网络,或者与外界其他网络,特别与电力电缆网络一起铺设有抗电磁干扰要求时,宜采用光缆作为传输媒体。光缆传输系统应能满足建筑与建筑群环境对电话、数据、计算机、电视等综合传输要求,当用于计算机局域网络时,宜采用多模光缆;作为远距离电信网的一部分时应采用单模光缆。综合布线系统的交接硬件采用光缆部件时,设备间可作为光缆主交接场的设置地点。干线光缆从这个集中的端接和进出口点出发延伸到其他楼层,在各楼层经过光缆级连接装置沿水平方向分布光缆。光缆传输系统应使用标准单元光缆连接器,连接器可端接于光缆交接单元,陶瓷头的连接应保证每个连接点的衰减不大于0.4dB。塑料头的连接器每个连接点的衰减不大于0.5dB。综合布线系统宜采用光纤直径62.5μm、光纤包层直径125μm的缓变增强型多模光缆,标称波长为850nm或1 300nm;也可采用标称波长为1 310nm或1 550nm的单模光缆。
5 卫星车传输系统[8]
传统的GPS只能看到车辆的位置和运行轨迹,而现在的电子眼也只能在固定场所安装,对移动车辆内部的监控一直是个“盲区”。星机高科车辆智能监控系统,能够自动拍摄盗车、劫车,利用车辆作案的不法之徒的图像,并通过无线方式立即传输到监控中心的屏幕上。“星机高科车辆图像GPS监控系统”囊括了GPS、电子眼、行车记录仪、实时录像监控的所有优点。星机高科图像GPS系统,分为车载终端和监控中心两大部分。车载终端可以通过摄像头采集车内状态和车外环境的图像资料,然后经由无线网络传输到监控中心。同时,星机高科GPS定位监控系统图像功能也给车辆运营企业提供了一个可视化的管理手段。指挥管理人员只要能上互联网就能进行图像监控。星机高科GPS图像定位监控实现了与行车记录仪的集成创新,传统的行车记录仪(也称汽车黑匣子)只能将数据存在本地储存器上,而星机高科的行车记录仪各种数据,可以远程存储、远程调用、远程查询。不仅革除了传统行车记录仪在事故发生后,到处寻找汽车黑匣子,黑匣子破坏后,数据无法解读的弊端,更重要的是在预防交通事故、交通执法数据化方面提供了强有力的技术支撑。
星机高科图像GPS系统软件,不仅可以支持图像GPS,而且可以同时支持传统车载终端也就是说在一个监控中心,不仅可以监控装有图像GPS终端的车辆,同时也可以监控装有传统GPS终端的车辆,这就是星机高科图像GPS系统向前的兼容性。我国3G无线网络开通,无线传输的速率大大加快,就可以很好地传播流媒体格式的数据。星机高科软硬件在设计时,就预置了向后兼容性。星机高科系统软件具有很好的前后兼容性这一特点,为中国车辆安防产品的今后升级换代提供了支持。
现在电视信号的传输手段和设备的多样化,已非一两篇文章即可包罗万象,论述请楚。本文只就电视信号传输中部分主要新设备,技术参数及其性能做了一些简要介绍,以供同行参考以膳读者
参考文献
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[6]韩广兴,胡宝琳.黑白电视、卫星电视、有线电视维修技术精选[M].北京:电子工业出版社,2000.
[7]李育林.浅谈卫星广播电视接收系统的接收天线[J].中国有线电视,2002(14):70-72.
铁路信号系统拆解 篇5
CTCS-3级列控系统主要有以下特点：
1、CTCS-3级列控系统是符合中国国情路情的、具有自主知识产权的、达到世界一流水平的先进列控运行控制系统；
2、CTCS-3级列控系统是按照中国铁路一张网原则规划的列控系统技术平台，能够满足最高运营速度380km/h，列车正向运行最小追踪间隔时间3分钟的要求，能够与200-250km/h新建铁路和既有提速线路的互联互通；
3、CTCS-3级列控系统成功采用目标距离连续速度控制模式、设备制动优先、GSM-R无线网络传输、信号安全数据网等先进技术，标志我国铁路列车运行安全控制技术达到世界先进水平；
4、CTCS-3级列控系统基于CTCS-2级列控系统构建，大量采用成熟技术，整合适配大量既有系统设备，系统技术先进成熟、经济实用、安全可靠；
5、CTCS-3级列控系统实现了我国列车运行控制的系统设计技术、生产制造技术、系统集成技术、工程应用技术、仿真测试技术、维护管理技术再创新和整体升级；
6、CTCS-3级列控系统采用国际先进的系统设计实现手段，构建完善的系统标准系统、以运营场景作为导入、按照欧洲安全设计流程实现、采用
系统评估作为系统确认手段，为我国铁路列车控制系统的可持续发展构建了完善的技术平台；
7、CTCS-3级列控系统的创新实现，形成了铁道部CTCS技术管理人才队伍平台、以实验室为中心形成测试分析和理论研究平台、供应商和运用单位结合的运用管理平台、企业系统产品的设计、开发、制造、施工、测试等生产和施工人才队伍平台；
8、CTCS-3级列控系统的技术攻关，构建了铁道部统一组织领导下，以项目为依托、以核心企业为主体，联合国外技术支持方、国内高校、科研单位和设计院，产、学、研一体的技术创新体系。
中国通号是中国轨道交通领域信息和自动控制产业基地之一，是国内系统集成及配套能力最强的专业化企业集团，产品主要分为信号、通信、基础、线缆四大类。
信号系统产品主要包括：移频自动闭塞、车站电码化、地面查询应答器、主体化机车信号、列控中心及车载设备，列车调度指挥系统设备（TDCS），分散自律调度集中系统设备（CTC），微机监测设备，列车超速防护设备（ATP），列车自动监督设备（ATS），计算机联锁设备，微机计轴设备，道口防护设备，编组站综合集成自动化设备（CIPS），驼峰溜放控制设备，信号产品测试设备等。
通信系统产品主要包括：无线列调系统设备、无线车次号校核系统设备、无线接入设备，GSM-R终端设备，综合视频监控系统设备，铁路电务管理信息化系统设备，铁路应急救援指挥系统设备，列车服务信息系统设备，客运信息服务系统设备，会议电话及会议电视系统设备，数字式电话集中机，列车广播机，光缆线路自动监测设备，光电数字引入柜，客票售检系统设备（AFC）等。
信号基础设备主要包括：25Hz信号电源屏、区间信号电源屏、驼峰信号电源屏、继电联锁信号电源屏、计算机联锁信号电源屏、三相交流转辙机电源屏，电动/电液转辙机、密贴检查器、驼峰车辆减速器、道岔外锁闭、道岔安装装置，RD1型道岔融雪设备，继电器、变压器，单元控制台，色灯信号机，防雷单元、防雷保安器，标准机柜机箱等。
线缆产品主要包括：数字信号电缆、通信电缆、光缆、光电综合缆、控制电缆、电力电缆等。
机车车辆电控设备、制动电阻装置、机车仪表。
电力工程高频开关直流组合电源柜、电动操作机构、真空断路器、隔离开关、电力铁塔等。
中国通号拥有的信号系统技术主要有自动闭塞系统、计算机联锁系统、列车调度指挥系统（TDCS）、调度集中系统（CTC）、国产化列车自动防护ATP系统、车站列控中心和应答器系统、驼峰自动控制系统、道岔转换安全保障系统等。
自动闭塞系统主要有ZPW-2000A无绝缘移频自动闭塞、WG－21A无绝缘轨道电路及25HZ相敏轨道电路、ZPW-2000（UM）系列闭环电码化。
车站计算机联锁系统主要有DS6-11型双机热备系统、DS6－20型三取二冗错系统、DS6-K5B型二乘二取二计算机联锁系统、区域计算机联锁系统、DS6-50型联锁和列控一体化集中控制的计算机联锁系统。
调度集中系统主要有FZt-CTC型、FZk-CTC型分散自律调度集中系统。车站列控中心和应答器系统作为CTCS2级列控系统地面主要组成部分，适用于装备计算机联锁或6502电气集中、CTC或TDCS车站。
国产化列车自动防护ATP系统：包括区域控制中心、车载设备、数字轨道电路三个子系统。
驼峰自动控制系统主要有TW-2型驼峰自动化系统、FTK-3型驼峰自动控制系统、TYWK型驼峰信号计算机一体化控制系统及编组站综合集成自动化系统（CIPS）。
中国通号拥有的通信系统技术主要有无线通信、视频监控、专用通信、智能交通、专用信息管理等。
无线通信系统技术主要有列车无线调度系统、DMIS无线车次号、800M列尾装置和列车安全预警综合系统、DMIS调度命令无线传送系统等。
视频监控系统技术主要有铁路线路视频监控系统及高速铁路综合视频监控系统。
专用通信系统技术主要有IP智能通信系统、铁路资源监控系统及应急救援指挥系统。
智能交通系统技术主要有自动售检票系统（AFC）、列车移动补票系统、铁路GSM-R SIM卡管理系统。
浅析《信号与系统》双语教学 篇6
中图分类号：G642 1引言
《信号与系统》课程是高等学校信息类本科专业的学科基础课程，是通信、电子、自动化等专业的学生进一步学习后续专业课程并进行专业研究的重要基础。为了适应当今科研生产日益国际化的趋势，满足社会对于国际化人才的要求，作为综合性高等学校培养的信息类人才，应该具有较强的国际交流能力和应用实践能力。因此，在高等学校的信息类专业教育中，采用双语教学的形式成为了趋势。由于《信号与系统》课程在电子信息领域研究中的重要地位，将该课程的双语教学和应用实践相结合显得尤为重要。 2双语教学结合《信号与系统》课程建设
我校的《信号与系统》课程，2008年建设为校级优秀课，2011年评为吉林省省级优秀课。
为进一步提升课程教学效果，发挥学科基础课程的骨干作用，我校已经将“双语课程建设”、“网络课程建设”纳入了建设规划的日程。建设好“双语教学”，主要从以下几个方面进行着手：
（1）合理选择教材，完善教学大纲。
合适的教材对于教学的实施具有重大作用。Alan V.Oppenheim教授等人编著的《Signals and Systems》（Second Edition）美国麻省理工学院经典教材之一。本书作者使用了大量在滤波、采样、通信和反馈系统中的实例，并行讨论了连续系统、离散系统、时域系统和频域系统的分析方法，使读者能透彻地理解各种信号系统的分析方法并比较其异同。不失为信号与系统分析领域的佳作。更为重要的是，该教材语言清新易懂，非常适合双语教学的实施。
综合考虑我校学生特点、培养目标定位、《信号与系统》学时安排、相关专业后续课程，制定双语教学大纲。讲授内容以连续时间信号与系统的分析为主，适当引入离散时间信号的分析。根据各专业学生今后研究领域的差别，各有侧重地介绍信号与系统分析在通信系统、电路设计、系统控制与稳定性以及图像信号处理中的应用。 （2）“以人为本”、“因材施教”与实践相结合的双语授课。
采用英文教材、英文ppt授课，考虑根据学生英语水平进行分班教学，循序渐进实施英文授课。遵循双语教学工作的渐进过程，在保证课程教学效果的基础上逐步尝试向英文授课过渡，为双语教学的不断深入打好基础并积累经验。
在《信号与系统》双语教学过程中结合相关实践应用问题，有利于学生更加深入地理解问题实质、掌握解决问题的方法。例如，在介绍卷积运算时，我们使用图像平滑、锐化处理为例，直观分析卷积运算特性和运算效果，并为后续从频率域进行解释做好铺垫。在对傅里叶分析进行总体概述时，我们结合音乐频率特性的实践分析，向学生展示频谱分析的重要作用。由于采用了学生非常熟悉和喜爱的实例，增加了教学的生动性和针对性，提高了学生的兴趣。因此，与实践紧密结合是双语教学成功的保障。实践表明，该措施能够明显提高双语教学的效果，并具有一定推广价值。
（3）灵活多样的课后练习。
为帮助学生更好掌握和巩固所学知识，鼓励学生学以致用，作业布置形式灵活多样。除书面作业，鼓励学生使用英文作答，解决学习到的理论问题外，还安排阅读作业，充分利用教材，在上课之前进行适当阅读预习对于提高教学质量有重要作用。还布置基于matlab的实践作业，这是教学联系实践的重要一环。对学生积累感性认识和实践经验，并更加深入理解课程知识点的实质很有帮助。 （4）完善考核体系。
改变以往对于期末考试成绩过分注重，我们在大纲修订过程中，对于学生最终成绩的评定分成以下几个方面：一是平时20%，包括课堂随机抽查、书面作业的成绩和matlab实验的成绩，鼓励学生使用英文作答，点滴积累汇聚成河；二是阶段小考成绩20%，根据教学内容特点将整个学期分四个阶段，每个阶段都要进行小测验并以此检测学生阶段性学习成果及时发现问题；第三方面是期末考试60%，考查学生对课程整体掌握情况。
考核结构分配强调平时的学习和实践动手能力，培养学生良好的学习习惯，而且对于培养学生学习的兴趣和创造性很有帮助。
3信号与系统课程双语教学实施亟待解决的问题
首先教学的目标要明确。双语教学只是一种手段，其目的在于使学生掌握该课程知识内容的同时，积累、锻炼使用外文专业词汇，提高进行学术交流的能力。掌握知识和锻炼外文交流能力应该是相辅相成的，课程知识点的掌握是根本。在科研和教学过程中我们发现，有些学生能够机械地计算某些课程内的问题，但在科研、实践应用中遇到类似的问题就不知道如何着手，究其原因是只学了表面知识，但对《信号与系统》解决问题的思想未能掌握，而解决问题的思想才更为重要。
其次是理论教学与学生实践之间的结合。《信号与系统》课程体系严谨，理论性强，且应用非常广泛。不论是在音频信号处理、数字图像处理，还是在通信信号处理领域，都可以找到具体的应用实例。在教学中结合具体的实践内容有助于提高学生的学习兴趣，也有助于加深学生对课程内容的理解。但是，加强与实践内容的同时，不能放松理论讲授的要求。因为实践的成功实施需要理论知识作为基础，缺少扎实的理论基础，任何实践都会变为无本之木。
第三方面问题是关于授课的方法和内容。在双语教学实践中，我们发现英文授课在锻炼学生的外语能力上很有帮助。但英文授课也具有一定的局限性。该局限主要来自教师和学生受母语影响，对于用英文表达知识和问题的方法比较单一。尽管有些教师英文水平很好，但与使用汉语授课相比，教师对于知识点的讲解难以做到像汉语讲授一样从多方面解释，从学生角度来看更是如此。因此，教师和学生外语能力的进一步提升至关重要。
综上所述，《信号与系统》双语教学在明确教学目标、与实践教学相结合以及权衡外文授课与知识讲解方面是提升《信号与系统》双语教学效果的关键所在。 参考文献： [1] 翟懿奎，甘俊英，应自炉.“信号与系统”双语教学初探与研究就[J].计算机教育，2010 [2]陈红艳，马上.关于电子信息类专业课双语教学的思考[J].西南科技大学高教研究，2009
监控系统信号传输方式的选择 篇7
下面我们首先分析采用各种传输介质进行视频信号传输的特点:
1 同轴电缆
同轴电缆是视频信号传输的最初方式, 由于同轴电缆具有价格低、安装比较方便, 通常在小范围的监控系统中广泛应用。利用同轴电缆传输视频信号有其自身不能克服的因素:由于传输过程中信号衰减的原因使得信号的传输距离严格受到限制, 因此同轴电缆只适合于近距离传输图像信号, 当传输距离超过200米时, 图像质量将会明显下降。一般来讲, 视频信号的带宽是0~6MHz, 信号频率越高, 衰减越大。对于传输较远距离的信号, 可以采用视频放大器 (视频恢复器) 等设备。对信号进行放大和补偿, 可以传输2~3公里。因此在实际应用中, 为了延长同轴电缆的有效传输距离, 通常要在信号传输过程中安装同轴放大器, 从而对视频信号进行放大和均衡调整, 对高低频率成分分别进行补偿, 从而增强视频信号的传输过程中的质量。但是同轴放大器在使用过程中需要进行调整, 并且调整起来也很困难, 所以同轴放大器在使用中尽量减少级联 (一般2~3个为宜) 。
另外, 同轴电缆在传输视频信号时还存在着一些缺点:
1) 同轴电缆本身受气候变化影响大, 特别是雨季 (同轴电缆大多采用地埋管道或穿窨井, 易遭雨水浸泡) , 图像质量受到一定影响;
2) 同轴电缆本身较粗, 当信号线过多时不方便布线;
3) 同轴电缆抗干扰能力有限。
4) 同轴电缆在安装施工过程中屏蔽网容易受到损伤, 影响工程质量及信号传输质量;
5) 同轴电缆在安装施工过程中如果连接点电气绝缘性能不好, 从而易造成信号干扰甚至信号短路故障;
6) 同轴放大器还存在着调整困难的缺点;
7) 同轴电缆除了可以传输视频信号外, 还可以实现视频信号和控制信号的共同传输 (即同轴视控传输技术) 以及同轴电缆传输射频信号 (射频信号是指将视频信号调制到一定的频率上进行传输, 也就是采用有线电视的传输方式, 即通常所讲的“一线通”、“共缆传输”、“宽频传输”等) 。
2 双绞线和双绞线传输器
双绞线是把两根绝缘的导线按一定密度互相绞在一起, 而制成的一种通用配线, 可以降低信号干扰的程度, 每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消, 属于信息通信网络传输介质。双绞线过去主要是用来传输模拟信号的 (比如电话线传输的音频模拟信号使用的就是双绞线) , 但现在同样适用于数字信号的传输。在双绞线电缆内, 不同线对具有不同的扭绞长度, 一般扭线的越密其抗干扰能力就越强。与其他传输介质相比, 双绞线在传输距离, 信道宽度和传输速度等方面均受到一定限制, 但价格比较便宜, 从而降低施工工程造价, 较好地弥补了同轴电缆和光纤的缺点。双绞线有着抗干扰能力强、有效传输距离远、安装布线容易、工程造价便宜的优点所以我们在很多地方都广泛的使用双绞线。
由于双绞线对信号也存在着较大的衰减, 所以传输距离远时, 信号频率不能太高, 对于视频信号而言, 带宽达到6MHz, 如果直接在双绞线内传输, 衰减很大。因此, 视频信号在双绞线上要实现远距离传输, 除需要将非平衡传输信号转换为适合双绞线传输的平衡传输信号 (用双绞线传输视频信号就要设法解决75Ω←→100Ω以及非平衡←→平衡的转换问题) 外, 还需进行放大和补偿, 这就用到了双绞线视频传输器。加上一对双绞线视频接受和发射装置后, 可以将图像传输到1至2千米。双绞线和双绞线视频传输器价格都很便宜, 在距离增加时其造价与同轴电缆相比降低了许多。所以, 在规模一般的监控系统中应该合理选用双绞线进行传输。
3 光纤和光端机
光纤和光端机应用在监控领域里主要是解决了两个问题:一是解决了传输距离短的问题, 二是解决了环境干扰的问题。由于双绞线和同轴电缆都是以电信号的方式进行信号传输, 传输距离受到传输介质、信号衰减、失真、环境等因素的影响, 仅仅适用于小局域的视频监控系统。如果需要远距离组网跨区域传输的视频信号就需要采用光纤传输了;另外, 对一些干扰比较强烈的场所, 为了避免环境干扰影响, 通常也是采用光纤传输视频信号。
利用光纤进行信号传输的优点:
1) 可传输的信号容量大;
2) 衰减小, 可实现远距离传输;
3) 抗干扰能力强, 不受外电磁场干扰;
4) 不燃烧、不导电, 可用于各种特殊、危险的恶劣环境;
5) 体积小、重量轻, 安装方便, 不占用空间;
6) 保密性强。
光纤中传输信号要使用光端机, 它的主要作用就是实现电-光和光-电的转换。光端机的发展经历了以下几个阶段:90年代初, 以视频传输为主要业务的模拟光端机进入中国市场, 此时, 市场是主要是1路、2路、4路、8路视频 (加数据) 等几种较简单的产品系列, 应用领域主要在公安、交通、市政等对视频业务有迫切需求以及有较高品质要求的公共场合。
正是由于数字传输较模拟传输在很多方面都具有较强的优势, 所以数字光端机也逐渐取代了原先的模拟光端机。由于采用数字电路, 随着视频监控系统的发展, 特别是近两年来全国各地社会治安监控系统, 原来仅仅局限于局部中小规模的的视频监控系统已经难以满足要求, 这样的系统包括了成千上万个监控点, 覆盖整个城域范围。在建设这种超大规模的视频监控系统的过程中如何保证视频、控制信号高质量、远距离的传输成为了影响系统成败的关键问题。
信号传输系统 篇8
随着无线通信领域技术的发展,特别是第三代移动通信(3G)技术的广泛应用,用户对3G数据业务的需求大幅增长。和目前的第二代移动通信(2G)网络相比,由于3G制式频率高,工作频段为超短波段,信号受墙体阻挡严重,穿透损耗大且电波绕射能力差,因此3G网络在建筑物内部出现了较多的弱信号区和盲区,具有网络表现不稳定及易断线等缺点[1]。为了完善3G技术及提高数据业务质量,必须解决3G网络的覆盖缺陷,提高室内信号的覆盖质量。
1 接入系统概述
目前,大部分家庭室内覆盖主要是依靠宏站信号或楼道信号渗透,信号主要都是在电梯、楼道等公共区域的覆盖,并没有真正做到家庭入户覆盖。室分覆盖不均衡,导致高层信号的干扰严重且业务质量不佳、性能不高、用户感知差且室内覆盖效果不明显[2]。随着人们健康意识的提高,在小区架设室外基站及天线,物业协调非常困难,且对家庭室内重新布线很不方便。因此,必须要采取新的措施来解决3G家庭室内覆盖问题。
目前,为用户提供宽带接入服务普遍采用光纤接入和局域网的方式,在靠近用户楼道或弱电井侧安装光网络单元(ONU),再通过与ONU相连接的以太网线为用户提供宽带接入服务。在进行以太网数据传输时,百兆以太网线仅使用了其中两对双绞线,另外两对双绞线处于空闲状态。随着互联网技术的发展,大部分小区用户都敷设了以太网线,本文的接入系统可以充分利用以太网线中空闲的两对双绞线进行新一代移动通信信号的传输,将新一代移动通信信号和以太网信号复用进同一根网线,传到用户家庭室内。在不影响用户高速上网的前提下,对用户家庭进行室内覆盖。本接入系统直接利用用户家庭的室内资源和用户资源进行室内信号覆盖,不需重新敷设和布线,无论是2G移动通信信号,还是3G移动通信信号,均可以采用本接入方式实现家庭室内覆盖。
本接入系统主要包括两个部分:主机(MU)单元和远端单元(RU)。主机单元通过设备外接耦合器的方式从基站引入移动通信信号,经主机单元中的变频单元进行移动通信射频信号到中频信号的转换,再由主机单元中的功率分配单元进行功率分配及以太网信号合路,然后通过五类线传输到远端单元。远端单元对两信号分离后,进行移动通信信号中频到射频信号的转换,最后由天线将信号发射进行室内覆盖[3]。其接入系统组成部分如图1所示。
2 移动中频信号与以太网数据信号共传干扰验证
家庭接入百兆以太网,实际上只使用8芯网线中的4芯来进行宽带数据传输,另外4芯空闲。本接入系统就是利用网线中空闲的4芯完成新一代移动通信信号的入户传送,对各个家庭进行室内覆盖。在利用网线中空闲4芯同时传输移动通信中频信号和以太网数据信号时,两信号能否共同传输,信号间是否存在相互干扰是本系统能否正常实现的关键。
如图2所示,将两台PC通过测试五类线进行连接。通过改变测试五类线(8芯直连、4芯直连和4芯直连同时传输移动通信中频信号)测试在同一根五类线上两种信号共同传输的性能。测试时由PC2(服务器)向PC1(客户端)传输同一个文件,测试不同条件下文件的下载速度。测试中要选用较好配置的PC,保证网卡有较高、较稳定的传输速度。测试五类线选用100 m(实验室验证时采用的为94 m)长度普通五类线。测试中所加中频信号为100 MHz,0 dBm输出单载波TD-SCDMA调制信号。
下文将详细介绍图2所示的测试方法、测试结果和分析。
1) 测试五类线重叠缠绕成一捆放置,结果如表1所示。
2) 测试五类线分开避免缠绕,同时五类线在实验室绕成一个较大的半环,回路两根线间距2 m以上。
(1) 数据下载速度测试
根据图中测试五类线配置,PC2向PC1传输同一个786.7 Mbit的单个bin文件,进行不同五类线配置情况下的测试,测试结果如表2所示。
(2) 移动通信中频信号EVM(误差向量幅度)测试,测试结果如表3所示。
(3) 网线插损测试
94 m普通五类线中2芯传输模拟中频信号时衰减约27 dB。
通过对测试验证结果分析可知,使用五类线中的4芯进行以太网数据传输与使用五类线中的8芯进行以太网数据传输时,对以太网数据传输速度无明显影响;使用五类线中的4芯传输以太网数据和使用另外4芯中的2芯传输模拟中频信号时,对数据传输速度无明显影响,而且移动通信中频信号无论从服务器端或客户端传输都对数据下载速度影响较小,同时数字信号不会干扰移动通信中频信号的正常解调。因此,本接入系统能够利用家庭中敷设的五类线进行新一代移动通信信号的室内覆盖。
3 接入系统干扰性能测试及问题分析
在使用本接入系统进行以太网信号和移动中频信号同传过程时,移动通信室内覆盖信号指标出现恶化:EVM(误差向量幅度)由4%恶化到15%(30 m网线)或20%(100 m网线);噪声系数由7 dB提高到9.5 dB(30 m网线),11 dB提高到24.5 dB(100 m网线),下行带内杂散由-36 dBm提高到-18 dBm。
其产生原因为,本接入系统中以太网信号和移动通信中频信号传输方式如下:接入系统中使用五类线中的1,2,3,6芯传输以太网信号以及电源信号;4,5芯传输移动通信下行中频信号、时钟参考信号和RS-485信号;7,8芯传输移动通信上行中频信号。因此,以太网信号的高频分量会串扰到4,5,7,8芯传输的移动通信链路上,引起系统性能损失,图3为以太网信号的高频串扰图(由频谱仪数据导出)。
从图3可知,移动通信中频信号如果在400 MHz以下时,每隔30.4 kHz将会存在以太网信号的干扰;以太网信号的串扰功率将会干扰上下行链路的底噪,从而导致系统噪声系数和带内杂散的提高[4];因此在系统中,通过五类线传输的移动通信中频信号要特别注意,必须将移动通信中频信号设置在以太网信号串扰较低的频率,只有这样利用五类线中的空闲双绞线传输移动通信中频信号时才不会造成系统性能损失,使系统满足在不影响家庭用户高速宽带上网业务的同时,能够进行3G信号的室内覆盖,且具有较好的覆盖效果。
4 结语
本文介绍了一种利用家庭用户已有的室内五类线,将GSM,CDMA,WCDMA和TD-SCDMA等不同制式的移动通信信号和室内的以太网数据信号共用五类线传输到各个用户家庭实现移动通信的室内覆盖的接入系统,并对这种新的室内覆盖接入系统的可行性进行了验证和测试分析。本文的接入系统方式不需要再次进行线缆敷设,更不需要进行入户协调工作,直接利用驻地网资源和用户资源进行室内信号覆盖问题,实现方便,可利用价值高。
摘要：主要介绍了一种在不影响用户上网的前提下利用五类线将以太网信号和3G信号同时传输到用户家庭的室内覆盖接入系统。同时验证了五类线上传输3G中频信号和以太网数据信号的可行性,并对两信号间相互干扰引起的系统性能损失进行了分析。经测试分析验证,所提接入系统可以直接利用驻地网资源和用户资源进行室内信号覆盖,实现方便,可利用价值高。
关键词：移动通信信号,以太网数据信号,干扰,室内覆盖
参考文献
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[3]YD/T5120—2005,无线通信系统室内覆盖工程设计规范[S].2005.
光纤保护信号传输分析 篇9
随着光纤通信和继保技术的发展,继保信号通过光纤传输在电力系统中得到了广泛应用,而保护信号的准确、可靠传输关系到电网的安全稳定运行。
1 光纤接口
光纤保护信号主要采用专用光纤接口、64kbit/s复用通道接口、2Mbit/s复用通道接口3种传输方式。
1.1 专用光纤接口
保护专用光纤接口方式是以光脉冲方式实现信号传递,为64kbit/s速率编码、高速同步通信方式。在这种接口模式下,保护装置输出信号通过光纤接至ODF(光纤配线架),再通过ODF将保护光纤跳线接至指定的OPGW光纤,具体接口通道示意图如图1所示。
优点:简单、中间接口环节少、可靠、抗干扰强。
缺点:不能长距离传输,一般用于50km以内的线路;不能充分利用光纤的频带资源;一旦受外力破坏,保护通道全部中断。
1.2 64kbit/s复用通道接口
在64kbit/s复用通道接口方式下,保护装置输出信号通过光纤传输至通信机房。在通信机房,保护信号先经过数字接口设备的光电转换,然后把64kbit/s保护电信号经PCM(脉冲编码调制)装置变换为2Mbit/s的电信号并通过同轴电缆送至SDH网元,变为2Mbit/s的光信号通过SDH通信网传输。其接口通道示意图如图2所示。
优点:可充分利用光纤的频带资源;能利用SDH通信网的自愈能力,提高可靠性。
缺点:增加了PCM设备,接口复杂,增加了传输时延;保护信号与其它数据业务复接后在同一个基群传输,其它业务的不正确操作会影响保护信号的正确传输,因此实际电网中,多让一路保护信息独享一个基群传输(不和其它数据业务通过PCM设备复接),以提高保护信息传输的可靠性。
1.3 2Mbit/s复用通道接口
2 Mbit/s复用通道接口方式中,保护装置输出信号通过光纤传输至通信机房。在通信机房,保护信号经过数字接口设备的光电转换,变为2Mbit/s的电信号通过同轴电缆送至SDH网元,变为2Mbit/s的光信号通过SDH通信网传输。其接口通道示意图如图3所示。
优点:相比64kbit/s接口,不需PCM设备,接口环节变少,可靠;能利用SDH通信网的自愈能力,提高可靠性。
缺点:相比专用光纤,接口环节多。
2 通道配置
上述光纤保护通道各有优缺点,在实际应用中,应根据线路情况采用不同的通道配置方式,以提高保护信号传输可靠性。
目前,220kV及以上线路保护均采用双重化配置,并且在光纤通道的配置上,不同的保护采用独立的通信设备和路由,不将所有的信号放在一条光缆上传输。OPGW光缆可靠性高,1根光缆内的不同纤芯可认为是不同路由,因此可用1根OPGW光缆传输所有信号;但对于具备SDH环网条件的,应考虑利用SDH环网配置不同的光纤迂回通道,从而进一步提高线路主保护的可靠性。
对于线路主保护,一般采用如下几种配置方式:
(1)光纤专用通道+光纤专用通道(两路采用不同的路由)。
(2)SDH光纤复用通道+光纤专用通道。
(3)SDH光纤复用通道+SDH光纤复用通道(两路采用不同的路由)。
500kV主保护线路较220kV长,一般较少采用专用光纤通道,而主要采用SDH光纤复用通道+SDH光纤复用通道(两路采用不同的路由)的配置模式,但是2条复用通道传输环节的节点应是物理隔离,以保证任何节点故障时,2条复用通道的保护不会同时退出运行。由于500kV线路主保护对通道的高要求,因此一些新建线路对每套主保护配置了双通道,这样即使某通道故障,也可以自动切换至备用通道,提高了可靠性,保障了安全运行。
3 时钟设置
继保信号在光纤中的传输要求准确、迅速、不失真,因此对通信环节的误码率等技术指标有很高的要求。在实际应用中,除了光纤传输各环节的硬件原因会引起误码外,整个传输环节中时钟的设置不当也会使传输过程产生滑码,造成保护的周期性误码,影响保护及电网安全运行。
两侧保护装置分别有自己的内部时钟,在信号传输过程中的某一节点,若数据写入时钟Ta与读出时钟Tb不一致,就会造成某些数据的丢失或重复读取,出现滑码或丢包。可见,节点两侧若为不同的时钟源,就会出现滑码,而出现滑码的频率取决于此节点两侧写入时钟Ta与读出时钟Tb的频率差。要避免在数据传输节点出现滑码,就必须使一侧时钟完全符合另一侧时钟,通常采取一侧时钟从接收的另一侧数据流中提取,即主-从时钟方式。在实际信号传输中,两侧装置均可采用自己的内部时钟,即主-主时钟方式。根据CCITT G703协议,允许出现一定的时钟偏差,其产生的滑码不会影响保护正常运行。
在实际应用中,由于光纤保护信号经过不同的通道接口进行数据传输,因此其同步传输时钟工作方式也不尽相同。
(1)专用光纤通道方式下,保护通道中途没有任何数据存取节点,数据存取节点仅存在于两侧的保护装置,也没有其它时钟源,因此其时钟设置既可采用主-主时钟方式,也可采用主一从时钟方式。但是在主-从时钟模式下,一侧的时钟完全从接收的数据流中提取,提取的好坏影响写入时钟,因此在实际应用中,一般采用主-主时钟方式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。
(2)64kbit/s复用通道模式下,PCM时钟为主时钟,其它子业务采用PCM时钟,因此两侧保护装置采用从-从时钟模式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为0。
(3)2Mbit/s复用通道模式下,SDH网络根据各节点的精准时钟来进行数据的透明传输。一般情况下,SDH设备中通道的“重定时”功能关闭,故类似于专用通道,两侧保护装置采用内部时钟,即主-主时钟方式,两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。
4 通道故障
光纤保护是线路主保护,通道故障将导致保护闭锁,甚至误动或拒动。通道故障时,通常由调度发令将相应的保护改信号状态,通知检修或通信人员进行处理。若1条500kV线路2套保护同时通道故障,则意味着该线路失去主保护,调度会要求运行人员在现场确认2套通道同时故障后,使线路陪停,这严重影响了电网的安全运行和设备的可靠性。因此,一旦出现通道故障,迅速、准确地判断故障对于电网运行和故障消除至关重要。
例1:某变电所设备正常运行时,监控系统多条线路同时报“通道告警”。根据光字信号,运行人员发现,这几条线路保护通道方式不同(有专用光纤通道,也有复用通道)且不经过共同的通信设备。分析认为不可能为某一设备的故障,应为通信电源故障。检查通信机房和电源室,发现一路通信电源故障而另一路未能进行自动切换是该路电源上的线路通道失电告警原因。经人工恢复,快速消除了故障,通道恢复正常。
例2:某500kV线路2套主保护均配置64kbit/s复用通道。通道故障,后台光字显示“RD51通道故障、L90装置故障”,“RD52通道故障、L90装置故障”。根据网调规程,500kV线路2套主保护同时故障,原则上要求线路陪停。由于该线路2套保护均有备用通道,因此运行人员必须准确判断是主通道故障还是备用通道故障,否则会导致线路停役。检查保护装置,发现2套保护“RD51通道故障”,“RD52通道故障”;通信机房该线路光纤接口屏显示“FORM第1套保护通道1”装置TD灯灭,“FORM第2套保护通道1”装置TD灯灭,通信机房PCM屏ALM灯亮。综合分析,认为主通道故障而备用通道能正常运行,无需线路陪停。
出现通道故障信号后,运行人员应有一个初步判断:
(1)同时出现不相关联的几个通道故障,应先检查通信电源。
(2)保护通道故障时,同一个通信终端设备上的其它通道也出故障,可先判断为通信设备故障。
(3)单一通道的通信故障,可先根据保护装置的丢包情况,通信设备的指示灯状况,大致判断是保护装置还是通信环节引起的通道故障。
参考文献
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[2]林榕,赵春雷.线路保护采用光纤接口技术的探讨[J].电力自动化设备,2005(11):91-93
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[5]李瑞生,马益平,王伟.光纤电流差动保护通信时钟设置[J].电力系统通信,2006(2):8-10
“信号与系统”教学探讨 篇10
关键词：信号与系统,实验教学,教学内容
进入21世纪后, 电子信息、通信等产业飞速发展, 国内很多高校 (包括高职院校) 纷纷抓住这个时机组成了新的学科体系。而这些产业, 都离不开信号与系统这一专业基础课的教学。由此可见, 信号与系统课程的教学质量对该类专业人才培养的紧迫性和重要性。
信号与系统历来是一门既难学又难教的课程, 一是因为要求学生有一定的高等数学基础;二是由于学生缺乏对实际系统的感性认识;三是课程还与电路分析基础、通信原理、数字信号处理、通信电子线路等有很强的联系, 而这些课程同样是学生比较难“嚼”的课程;当然该课程也同样是学生日后想深造、进行更高学历攻读时的重要课程之一, 对于理论和实践两个体系都有很高的要求。为此, 本人提出了如下改革措施, 并在实践中得以实施。
一、及时更新传统教学思想
在教学上, 完全抛弃“照本宣科”, 实行按需讲学, 根据具体实践对教学内容做到有的放矢。主要做到下面两点:
(1) 把理论教学与课程实验 (训) 有机地结合起来, 抛弃纯理论的教学理念。这样学生知道学习本课程的必要性, 也从中能够领略到课程的重要性。而且将更多的理论带到实验中来讲述, 学生相对比较容易接受和理解。
(2) 在教学方法上, 更多的是强调学习技巧, 慢慢忽视对于死板的公式的记忆。工科的学习, 有异于其他学科, 更多的是强调思维方式和掌握解题技巧。教学过程中更多侧重学生综合应用知识的能力和自主学习能力。在计算能力和技巧方面, 应侧重计算方法, 注重利用计算机技术进行科学计算。而且更多的是强调工程上和物理上的概念。
二、与时俱进, 更新教学内容
科学技术的不断发展, 要求相关领域知识不断更新, 课程体系也在不断更新, 信号与系统也不例外, 也在相关专业得到扩展。比如在近年来的教学改革中, 在教学内容上进一步对电路分析方面的内容降低要求, 而更多的是强调信号与系统分析这一课程本身的功能。当然, 这样也更符合信号与系统课程本身的内涵。
通过调整, 从本课程的总体教学内容上看, 以傅里叶变换、拉普拉斯变换和Z变换为主线。在大的方向上, 就是介绍三大变换, 进而介绍三大变换之间的联系以及在工程上的应用。
三、 革新实验教学, 将用传统的实验设备进行的实验与电路的计算机仿真实验进行有机的结合
为了加强学生对内容的理解, 课堂教学也不是采用单一的传统的教学模式, 而是在教学过程中采用多媒体和“白板”板书相结合的手段, 不仅如此, 我们更开设了丰富的实验课。在实验这一教学过程中, 除了有传统的电路辅导对基本知识点的理解, 我们更利用MATLAB这一软件。学生可以通过MATLAB中的SIMULINK模块对现实的电路进行模拟仿真, 搭建起电路的模型, 再施与一定的激励, 便可以像现实中真正的电路一样仿真, 这样学生也就可以真正体会到学习本门课程的意义和实际应用所在。
四、改革课堂教学方法和教学手段
充分结合传统教学和现代教学手段, 调动学生的课堂气氛, 促进学生在课堂上积极思考, 积极发言。在教学中, 我们既有使用电子教案, 通过多媒体教学, 节省了教师和学生的时间;又没有完全抛弃传统的教学方式, 教师在教学的重点和难点上仍然要在白板上完成一些公式和例题的推导。另外, 除了课堂的教学外, 我们还在课余中, 建议学生去一些相关的网站了解本课程体系的构造及本课程知识所涉及的技术前沿。
在课程发展过程中, 我们曾试过不同的教学改革思路, 但有些成效不大。而上述办法收到良好的效果, 学生更容易掌握本门课程, 而且对于本门课程的积极性也提高了很多。当然, 我们会继续对本课程进行进一步的整合和改革, 希望可以有进一步的成效。
参考文献
[1]刘锋, 段红, 熊庆旭, 徐桢.信号与系统实验教学改革[J].实验技术与管理, 2008, 25 (3) .
合肥—南京客运专线信号系统介绍 篇11
关键词:客运专线;信号;系统构成
中图分类号:U213.1文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)08-0022-02
沪汉蓉通道合肥—南京铁路位于安徽省东部、江苏省西部,西起合肥市,东止南京市,包括合肥—南京区间新建工程、引入合肥枢纽工程和引入南京枢纽工程。线路跨越安徽、江苏两省4市4区(县),该工程线路全长166.357 km。是中国“四纵四横”铁路客运专线的重要组成部分,是中国首批开工建设的铁路客运专线之一,设计最高时速客车250 km。
1 信号系统构成
合肥—南京客专信号系统包括调度集中系统(CTC)、列车运行控制系统(TCS)、计算机联锁系统(CIS)、信号设备集中监测维护系统4个部分,是一个以车站设备为基础、通信网络为骨架、综合调度中心为核心,集调度指挥、行车控制、设备监测和信息管理等功能于一体的自动化系统。
1.1行车指挥系统
结合合肥—南京各车站作业特点,兼顾既有调度台的作业方式,正线车站肥东(含)—全椒(含)段设置分散自律CTC系统车站设备,合肥、南京枢纽范围内其他各站按既有TDCS系统车站设备,由既有调度台管辖。
1.2列车运行控制(列控)系统
旅客列车追踪间隔时分4 min、货物列车追踪间隔时分5 min,反向按自动站间闭塞行车,区间轨道电路采用ZPW-2000系列无绝缘轨道电路。系统正线采用由区间、站内一体化轨道电路设备,传输连续列控信息,点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息,以及车载ATP设备构成的CTCS2级列控系统。
各车站、中继站设置具有ZPW2000轨道电路编码功能、有源应答器报文存储发送以及站间安全传输功能的列控中心。ZPW-2000系列轨道电路用于检查轨道占用和列车完整性;沿线布置固定信息应答器,向列车提供正向运行前方的线路参数(坡度、曲线、限速及闭塞分区长度等)和列车定位信息;在车站进站、出口处,设可变信息应答器,向列车传输联锁进路信息和区间临时限速信息;车站列控中心根据列车占用轨道及进路状态信息产生行车许可,并通过对轨道电路低频信息及应答器信息的控制向列车传送列控信息(空闲的闭塞分区数)。
列控系统是在中国既有成熟信号系统技术设备基础上,通过增加点式应答器、车站列控中心、ATP车载设备,实现目标距离速度控制功能,构成具有自主知识产权的点连式列控系统。
ATP地面设备与ATP车载设备采用一体化系统集成,满足设计速度250 km/h、运营速度200 km/h的要求。
CTCS2列控系统是基于点式应答器、轨道电路传输列车运行控制信息的点连式列控系统。地面设备由区间、站内一体化轨道电路设备传输连续列控信息,由点式应答器、车站列控中心传输点式列控信息。车载设备根据地面提供的信号动态信息、线路静态参数、临时限速信息及有关动车组数据,生成控制速度和目标——距离模式曲线,控制列车运行,同时记录单元对列控系统有关数据及操作状态信息实时动态记录。
车站列控中心设备满足客运专线高速区段的要求,设备置于车站(含中继站、线路所)信号楼,属于车站设备,每站配备一套车站列控中心,各车站的列控中心设备通过光纤实现站间通信。
1.3联锁系统
新建站采用2×2取国产安全型计算机联锁系统。联锁设备在满足安全性、可靠性和可用性的同时,运行快捷、高效,具有方便的接口拓展能力,能方便地实现与调度集中系统、列控系统、集中监测系统等系统的有机结合。区间通过信号机及发车进路表示器采用高节能、少维护的LED信号机。
1.4信号集中监测系统
新建车站、线路所设计电务集中监测设备,各站监测设备、综合维修工区监测终端及综合维修中心监测总机间形成自愈型环型网络。
2 信号系统功能
信号系统满足速度250 km/h、运营速度200 km/h,车站和区间设地面信号机,满足正向旅客列车最小追踪间隔4 min、货物列车最小追踪间隔5 min的要求,具备反向行车功能。
信号各系统之间采用与调度集中统一的时钟标准,并满足故障—安全原则。采用高可靠、高安全、高可用性的冗余体系结构,采用模块化设计,并便于系统的升级和扩展。
联锁系统采用2取2×2高可靠性的专用安全型计算机系统。系统通过与列控系统互相通信,完成相应的联锁功能和列控编码功能,同时与调度集中系统连接,实现现场状态的上传和进路控制命令、运行计划、调度命令的接收。
客运专线高速区段车站设置列控中心(TCC-II),完成对轨道电路低频码的编码控制和有源应答器的报文选择与传送,并实现与相邻车站或中继站之间的安全信息传输。通过安全信息传输通道,可将轨道空闲条件、临时限速条件、区间方向条件以及车站的发车状态等信息传送至邻站,实现站间运行方向和闭塞方式的控制功能。
3 结束语
客运专线信号系统是保障客运专线安全、稳定、高效运营的基础设施。合肥—南京高速铁路为缩短安徽与长三角经济实力差距打下坚实基础。合肥—南京铁路建成后,可与西安—合肥铁路、在建的合肥—武汉铁路和武汉—重庆—成都铁路、京沪铁路相衔接,为中国中西部地区与东部沿海地区的铁路运输增加一条快速便捷通道,对于促进皖、苏、沪两省一市的经济往来和人员交流,加速中国“泛长三角”地区人流、物流、信息流、资金流的流动,推动经济社会又好又快发展具有重要意义。
The Introduction to the Passenger Traffic Special Line Signal System of Hefei- Nanjing
Lv Yonghong,Liu Hongyan
Abstract: In recent years, the country develops the special line of passenger traffic in a more cost-effective manner, in order to meet domestic railway transportation market's demands, and the special line construction sum of passenger traffic running will have higher requirements to the signal system, the signal system is an important component of guaranteeing the train safe operation of special line of the passenger traffic the first. The article has carried on the simple introduction to the passenger traffic special line signal system function in Hefei-Nanjing, structure,etc. mainly.
信号传输系统 篇12
关键词：感应耦合电能传输,能量调制,软开关
1 引言
感应耦合电能传输(CPT)技术是一种基于电磁感应耦合原理的非接触式电能传输技术。通过一次侧、二次侧线圈间的耦合磁场实现电能从静止电源系统向一个或多个可移动用电设备的非电气直接接触电能传输方式[1]。然而在随钻井下通信、医用体内植入系统等设备应用时需要实时检测系统的工作状态或传递控制指令,因此系统需要在非接触传输电能的同时实现信号的同步传输。研究发现由于感应电能传输系统中磁能转换机构及高频电能逆变器的存在,如果电能与信号分别用两个通道传输,电能对信号的传输有很强电磁干扰问题。因此需要研究适应于感应电能传输系统中基于能量传输通道的信号有效传输方法,实现电能与信号的同步传输。感应式电能与信号混合传输技术就是在非接触电能传输的同时传输数字信号,电能与信号共用一个电磁耦合机构和感应线圈。
目前,CPT系统中信号传输有以下三种方法,方法一:在能量传输电磁耦合机构中增设一对信号传输线圈[2]。该方法信号解调部分需要做滤波等处理,增加了系统设计的复杂度,同时电能干扰问题严重。方法二:通过对极谐振逆变器的控制,使得发射线圈电流幅值持续过零.在过零时段进行信号的传输[2]。该方法中发射线圈电流断续,对次级电能拾取电路要求复杂,并且对电路参数要求高,电路的鲁棒性差。方法三:在主电路上增设开关器件,通过改变逆变器电能流的幅值传输数据[3]。该方法中的逆变器只能工作在小功率的情况下。文中根据CPT系统谐振变换器存在多软开关工作点的特性,提出一种基于切换谐振逆变器开关管软开关周期的信号调制方法。该方法解决了CPT系统中传输数字信号需要增设一组线圈的问题,同时传输数字信号时电能电流不断续。
2 系统结构及信号传输原理
2.1 系统结构
图1所示为本文提出的一种带信号传输的CPT系统原理结构图,该结构图在原来CPT系统基础上增加了初级回路的信号调制部分和次级回路的信号提取与复原部分。在功率传输电路中通过调制器改变谐振变换器的开关控制周期,可以将传输数据调制于功率信号上,另外在不改变原有非接触电能传输拓扑的基础上完成传输数字信号的任务。由于电能本身携带数字信号,所以使用这种传输方法信号与能量传输之间不存在相互干扰。由于信号传输过程中载波频率不发生变化,所以不存在相频失真和幅频失真。其工作原理如图1(a)(b)所示。
2.2 信号调制原理分析
图1(a)所示的电能高频逆变器是一种串联谐振型逆变器,主要由电流检测单元,软开关切换控制器和四个开关管S1-S4以及一个谐振网络组成。为了提高功率传输效率,要求其全桥逆变器工作于软开关状态,对初级谐振电流周期函数i*p(t)=0求解计算得知原边谐振电流周期函数存在一系列过零点,如图2所示。这些过零点对应的时间都是系统ZCS周期[4],如图1所示系统通过调制器控制开关管的触发脉冲周期在T1(A点对应的时间)与T3(C点对应的时间)之间切换,把需要传输的数字信号加载到初级线圈的谐振电流上,形成综合能量信息流传递到次级回路。
当数字信号为1时,调制器产生周期为T1的控制脉冲触发开关管的通断,初级电路在电感上形成高频交流电流。电容CP、电感LP和电阻构成谐振网络,图3依次为初级发射线圈的电流、开关管S2/S3触发脉冲,开关管S1/S4触发脉冲的Matlab仿真波形。从图中可以看出触发脉冲在谐振电流每个半波切换一次,都发生在电流过零时刻。工作点A是系统的通常的基波谐振频率点,系统工作在基波谐振状态。
当数字信号为0时,调制器产生周期为T3的控制脉冲触发开关管的通断。因为谐振电路阻尼系数的存在,当控制脉冲周期增大时初级电感储能减少,因此初级发射线圈电流减小,图4所示依次为初级发射线圈的电流波形,开关管S2/S3触发脉冲,开关管S1/S4触发脉冲。可以看出当开关的切换频率降低为T1的1/3,触发脉冲在谐振电流每3个半波切换一次,电流的幅值也约为其1/3。但电流的频率与基波谐振频率一致,因此如果系统在这两点之间切换,将不会导致电流波形突变。
图1(b)示为次级回路,拾取线圈(电感LS)将感应到的电流转换成电压,再经过信号提取与复原电路得到被传输信号。由于初级线圈电流幅值发生变化,因此不能直接与负载相连,为了减小信号传输带给能量传输的影响,必须在能量的拾取端进行功率调节。功率调节方法有很多,通常是在副边拾取端整流滤波后加DC/DC变换器调节输出电压,或是副边短路解耦控制,在拾取线圈上并联一个短路开关,以一定的频率及占空比控制拾取端解耦就可以调节拾取到的功率。
3 能量与信号混合传输特性分析
能量与信号混合传输是通过改变逆变器的控制频率使数字信号调制到能量电流波形上,由于谐振网络作为综合能量信息流的传输通道,因此谐振网络的阻抗特性将影响功率传输特性与信号传输特性。
3.1 功率传输特性分析
由于感应电能与信号传输过程是通过近场耦合完成的,假设没有向外辐射能量。初级谐振网络的等效电路由图5所示,R′11为次级回路折射到初级的反射电阻,X′11为次级回路折射到初级的反射电抗。初级回路发送功率为:
式中P1—消耗在发送电路上的功率
P2—次级电路接收的功率
当感应电能传输时,电路工作在谐振状态。这时X11+X′11=0次级电路接收到的功率:
设
得
式中k—功率耦合因子
由(4)式可以看出当λ=1时,次级电路接收到来自初级电路的功率最大。因此设计系统时应调整参数使得R11=R′11次级电路接收到的功率最大,此时。
3.2 信号传输效率分析
在感应式能量与信号混合传输中,信号载波即为电能,次级线圈接收到的可知感应信号传输效率:
由(3)式可知(5)可表示为。从式(5)中可知信号传输效率η随λ的增大而增大,在感应式电能与信号混合传输过程中,要保证能量的传输效率最大。此时λ=1,信号传输效率η=50%。
3.3 信号提取与复原
电感Lsense将接收线圈电感LS中的电流转换成电压Vin,信号提取与复原是通过检测副边电压的幅值变化来实现的。图6是一种实现电路,该电路包含两路不同参数设计的包络检波器和一个比较器。
包络检波器1由D1,C1和R1组成。RS,CS构成的低通滤波器用于滤去高频电能。当2π/ω≪R1C1≪τ(τ为避免惰性失真的最大截止时间)时,电压Vout1反映输入电压Vin的包络变化。包络检波器2基本结构与包络检波1一致,只是电路设计的参数不同,当R2C2≫τ,输出电压Vout2基本不变,可认为是直流,再经过电阻R5,R6分压,将分压后的电压Vout3作为判决电压,比较器输出信号,实现了信号的提取与复原。
4 实验分析
为了验证本方法的可行性,搭建了电路参数如表1所示基于CPT系统的能量与信号混合传输实验电路,实验测试波形如图7至图9所示。
图7中为待传输的数字信号和初级电感电压波形。由图可以看出,在不同的数字信号时,初级电感电压幅值发生变化。
图8中为拾取电感LS电压波形与负载电压波形,调幅调制后的电能经过功率调节器和稳压环节。输出了平稳的直流电压供给负载。
图9中为包络检波器1的Vout1输出波形,包络检波器2的输出经过分压Vout3的波形以及复原的被传输信号。
5 结论
在CPT系统中,提出基于能量通道实现数字信号传输的方法。该方法通过切换开关管控制脉冲频率的方式,在原副边耦合线圈间形成综合能量信息流,电能接收端在接受电能的同时,提取被调制信号的特征并进行信号复原。搭建了实验平台,验证了本方法的可行性,为CPT系统中信号传输提供了新的思路。
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