寬帶功率放大器在多分支電纜故障定位系統實驗中的應用

　　實驗名稱：多分支電纜故障定位系統實驗

　　研究方向：不同調制比檢測信號及偽盲區驗證、多分支定位信號預處理驗證、多分支故障定位策略驗證、時延估計優化算法驗證、自適應閾值曲線定位驗證、多物理場波速擬合與超頻率估計精度提升驗證

　　實驗目的：該論文以梅森旋轉法生成偽隨機序列的擴展頻譜時域反射法為核心技術，針對海底多分支電纜故障定位難、精度低等問題，提出可控阻波磁環與無線開關組合的多分支故障檢測策略，并通過反射信號預處理、優化時延估計算法、構建多物理場波速擬合模型及自適應閾值曲線等手段優化定位精度，經實驗驗證，該方法可實現多分支電纜故障精準定位，且定位精度與缺陷故障敏感度均得到顯著提升。

　　測試設備：功率放大器(Aigtek的ATA-1220E)、Y型分支電纜、上位機、示波器、無線開關、屏蔽磁環、信號源、FPGA芯片、數模轉換模塊。

　　實驗過程：先搭建以FPGA為主控，集成ADC/DAC、功放、無線磁環的實驗平臺，模擬Y型多分支電纜與海水環境。隨后測試不同調制比信號對200m斷路及6m盲區故障的檢測效果，驗證PHAT加權指數抑制法等優化算法的盲區定位能力；對50m分支、100m缺陷故障的反射信號做預處理，提升缺陷故障敏感度；通過控制磁環通斷實現故障支路精準區分；測試兩種優化時延算法的單路及多分支故障檢測性能；最后驗證自適應閾值曲線的遠距離故障識別能力，以及多物理場波速擬合、超頻率估計的定位精度提升效果。

圖1系統控制框圖

圖2實驗平臺

　　實驗結果：

　　1、不同調制比及偽盲區實驗結果表明，調制比0.4時檢測效果優，PHAT加權指數抑制法與改進SCOT加權函數法可實現3~8m盲區內故障直接定位且故障距離越大定位誤差越小。

　　2、多分支定位信號預處理實驗驗證，均值比例去疊加結合自適應閾值修正小波去噪的預處理方式，能顯著提升對特征阻抗變化不明顯的缺陷故障的敏感度，可識別50m分支節點和99.424m缺陷故障。

　　3、自適應閾值曲線定位實驗發現，自適應閾值曲線可適配不同距離的信號衰減，能有效識別遠距離衰減故障，檢測效果優于傳統固定閾值。

　　4、多物理場波速擬合與超頻率估計精度提升實驗證明，多物理場波速擬合可使定位精度提升約6%，10組采樣的超頻率估計法能再提升約0.3%定位精度且采樣組數越多提升效果越顯著。

圖3多分支故障檢測結果

　　產品推薦：ATA-1220E

圖：ATA-1220E寬帶放大器指標參數

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