基于TDR的ADSL线缆断点测试仪设计

　　1引言

　　近几年来，非对称数字用户线ADSL(AsymmetricDigitalSubscriberLine)作为网络“最后一公里”问题解决方案应用广泛。我国ADSL业务已成为运营商收入的主要增长点之一。因此，无论是ADSL业务的开通，还是正常的运营维护，都需一系列测试，而断点测试是其中一项重要测试。

　　而早期电桥测试仪表操作复杂，测试时要求双方配合，并需知道准确的线缆长度等技术数据;测量精度受环境温度、电磁干扰等因素的影响。且一般线务人员不易掌握，无法准确测量。现有线缆测试专用仪表都需对线务人员进行培训，准确定位并计算采集的波形方可得到测试结果。介绍一种运用时域脉冲回波原理测量ADSL线缆故障点位置的测试仪，只需单人操作，一键测试，小巧轻便，上手即会运用。

　　2时域脉冲回波原理

　　测试时向线缆一端注入低压脉冲，该脉冲沿线缆传播(传播速度与光速为同一级别)，当遇到故障点，脉冲产生反射回到测量点，通过仪器获得发射脉冲与反射脉冲的时间差△t，又已知脉冲在线缆中的波速度v，可得到故障点距离L：

　　由于脉冲发射接收均在同一测试点，如果在一个脉冲时间内发射脉冲与反射脉冲重叠，因此不能测出故障点距离，这样则出现测试盲区。为减小测试盲区，必须减小脉冲宽度，但这会导致发射脉冲能量的减弱，从而反射脉冲获取的难度，不利于长距离测量增加。为解决上述矛盾，本线缆测试仪采用宽度可变的脉冲，并提高脉冲幅度，测试不同长度的线路。

　　3系统设计

　　3.1系统硬件设计

　　图1为该测试系统工作原理框图。

　　其基本工作原理为：测试时通过人机键盘设置脉冲宽度，单片机发送测试开始指令和脉宽控制字，FPGA接收到测试指令，根据脉宽控制字产生脉冲并开始计数，脉冲经发射电路到被测线缆。遇到断点后，脉冲原路返回，再经信号接收电路产生下降沿，使FPGA停止计数，并将计数值传给单片机，从而计算出断点位置，并通过显示电路显示，单片机通过串口与PC机通信，传输所测数据。而电源电路提供系统所需电源。

　　3.1.1单片机STC12C5410AD模块

　　由于该测试仪是手持式设计，需考虑合理的电源管理。因此单片机选择带电源管理功能的STC12C5410AD器件，其低功耗设计可使其处于空闲和睡眠模式。通过设置电源管理寄存器使其进入睡眠模式，并自动断开各电路模块电源，以减少整机功耗，且能够通过外部唤醒模式启动系统。而且该单片机自带硬件看门狗，全双工异步串行口和10位8通道A/D转换器，通过设置硬件看门狗寄存器实现程序的抗干扰;通过A/D转换通道扩展按键，节省I/O端口;并利用串口与PC通信。STC12C5410AD还带有增强型8051内核。能够在1个时钟/机器周期下运行，速度比普通的8051要高8～12倍。通过8位可配置的I/O端口与FPGA进行数据交互，对FPGA配置脉宽，读取FPGA计数值并计算脉冲往返时间及线缆长度，最后控制LCD显示。