铁路通信电缆是传输铁路信号的主要通道。然而,近年来,信号电缆逐渐老化,再加上人为地面开挖和施工等诸多因素,造成信号电缆故障发生的概率增大。因此,电缆故障的检测日益引起关注。传统的离线检测方法,存在许多弊端：在修复的过程中,会造成额外的停车和停电的损失,而且效率很低,检测精度也不高。另一方面,电缆的间隙性电弧故障,维持的时间就非常短,一般在电缆不工作时无法重现,传统离线检测方法难以检测到。本文采用STDR/SSTDR在线检测方法对它们进行持续检测,这种低测试信号电平和高噪音免疫的测试方法非常适合线缆间隙性故障的在线检测与定位。本文在分析了传统电缆故障检测方法的基础上,指出了它们各自的优缺点,然后重点介绍了非常适合故障在线检测的扩展频谱时域反射法,即STDR/SSTDR方法。首先通过对STDR/SSTDR方法的理论分析与研究,对系统的主要关键技术做了简要的论述。然后建立了本检测系统的模型,将从整个系统模型的出发,分析各个模块的实现和参数对性能的影响。论文围绕STDR/SSTDR系统的主要结构模块展开。此系统主要有信号发射模块、信号采集模块、相关模块等基本模块组成。在信号发射模块,用MATLAB仿真比较,从众多的伪随机序列中找出本系统的最佳发射序列。确定序列后,从信噪比的角度,理论分析了序列的长度和码片速率等因素对信噪比的影响。然后从带宽的角度比较了SSTDR测试信号和STDR测试信号的优劣。由于SSTDR信号需要正弦波的调制,最后从相关特性角度比较了不同调制频率对相关值的影响。在相关模块采用了软件相关,为了降低噪声对信号的影响,在一次相关的基础上,采用二次相关算法；由于二次相关在信噪比较小时,相关峰值会被展宽,又在二次相关的基础上提出基于希尔伯特变换的二次相关算法；为了满足实时在线检测的需要,相关法采用快速FFT算法来实现,通过运算量的分析,证实了它在主流数字信号处理器上的可行性。本文最后将理论研究和仿真相结合,以上述研究为基础,建立STDR/SSTDR系统的MATLAB仿真模型,设置具体的参数进行仿真。仿真结果表明,在信噪比不太低的情况下,STDR和SSTDR都能准确的定位故障的位置；在信噪比较低的情况下,STDR的相关峰值很微弱,而SSTDR仍然可以进行故障的检测,SSTDR较STDR更有优势。