基于LabVIEW的应答器上传信号特性的测试

陈宏然 贾淑炎 田小红 谷业兴

(1.沈阳铁路信号有限责任公司，沈阳 110025；2.中国铁路沈阳局集团有限公司吉林电务段，吉林省吉林 132001；3.中国铁路沈阳局集团有限公司长春电务段，长春 130000)

应答器是基于射频识别技术的车-地信息传输系统中的地面设备，随着我国铁路的快速发展，应答器不仅应用在高铁线路中，还逐渐推广到普速和货运线路中。随着应答器的广泛应用，应答器的性能测试技术的研究也变得越来越有必要。

1 应答器上传信号特性指标

应答器上传信号特性测试主要集中在频率、速率和幅度等测试指标。目前针对这些指标的测试，国内还没有出台相应的标准，主要参考欧洲铁路标准子集欧标应答器测试规范subset-085的相关要求。

1.1 中心频率及频率偏移

对FSK信号使用一个16 bit的窗口，从窗口中找出fHmax、fLmax、fHmin和fLmin，使其满足：

然后窗口前移1位，直到测量结束。

1.2 MTIE2

对于1位≤τ≤5位，MTIE 2=236×10-9s；

对于5位＜τ≤50位，MTIE 2=370×10-9s；

对于50位＜τ≤1 000位，MTIE 2=2.5×τ×10-6/564.48+148×10-9s。

其中，τ是观察间隔（位），MTIE是相对于平均数据率测量的。

码元平均速率被定义为1 500除以1 500个连续数据位的长度。对于任何连续的1 500位，码元平均率应为564.48 kbit/s，总公差为±2.5%。

1.3 幅度抖动

在400～800 μs窗口内每一位的幅度抖动不超过窗口内算数平均值的+1.5/-2.0 dB。

2 数据采集处理系统

2.1 NI采集卡

本文所用的采集卡为NI公司的PCI5122，具有100 MHz带宽，100 ms/s，14位PCI示波器设备，满足欧标应答器测试规范对测试仪器的要求。

2.2 LabVIEW

LabVIEW是一种使用图形化编辑语言G的开发环境，产生的程序是框图的形式。LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。

2.3 程序设计

以北京全路通信信号研究设计院集团有限公司和沈阳铁路信号有限责任公司联合研发的欧标无源应答器为测试对象，以西班牙CEDEX Lab测试结果为参考数据。测试流程如图1所示。

图1 测试流程图Fig.1 Test flow chart

经过滤波得到采样信号的频率，解调后的波形如图2所示。

图2 经过调解后的波形Fig.2 The demodulated waveform

设置中心频率为4.234 MHz，进行相位累加，得到相位累加波形，如图3所示。

在图3中，找出曲线的每一个拐点，即为频率的切换点；相邻2个拐点差的横坐标为码元的持续时间，拐点的每一段斜率为频率偏移的大小，即

因此，FSK信号的中心频率为

以300 bit为窗，约为531 μs。则幅度抖动为

根据欧标应答器测试规范，中心频率和频率偏移，MTIE测试和幅度抖动的测试结果与西班牙CEDEX Lab对照，如图4、5、6、7所示，其中（a）为LabVIEW输出结果，（b）为西班牙CEDEX Lab测试结果。

图3 相位累加波形图Fig.3 Phase summation waveform

图4 中心频率测试结果Fig.4 Center frequency test results

图5 频率偏移测试结果Fig.5 Frequency offset test results

图6 MTIE2测试结果Fig.6 MTIE2 test results

3 结论

图7 幅度抖动测试结果Fig.7 Amplitude jitter test results

通过对比，本文所用的方法和西班牙CEDEX Lab测试结果相差不大，除去实验环境的差异性和仪器测量的离散型，可以认为此测试结果是准确的。本测试系统已经在应答器的生产测试中得到应用，效果良好。如何有效地去除采集数据中混入的噪声并对数据本身产生最小的影响，将是未来研究的方向。