陳宏然 賈淑炎 田小紅 谷業(yè)興

(1.沈陽鐵路信號有限責任公司，沈陽 110025；2.中國鐵路沈陽局集團有限公司吉林電務段，吉林省吉林 132001；3.中國鐵路沈陽局集團有限公司長春電務段，長春 130000)

應答器是基于射頻識別技術的車-地信息傳輸系統(tǒng)中的地面設備，隨著我國鐵路的快速發(fā)展，應答器不僅應用在高鐵線路中，還逐漸推廣到普速和貨運線路中。隨著應答器的廣泛應用，應答器的性能測試技術的研究也變得越來越有必要。

1 應答器上傳信號特性指標

應答器上傳信號特性測試主要集中在頻率、速率和幅度等測試指標。目前針對這些指標的測試，國內還沒有出臺相應的標準，主要參考歐洲鐵路標準子集歐標應答器測試規(guī)范subset-085的相關要求。

1.1 中心頻率及頻率偏移

對FSK信號使用一個16 bit的窗口，從窗口中找出fHmax、fLmax、fHmin和fLmin，使其滿足：

然后窗口前移1位，直到測量結束。

1.2 MTIE2

對于1位≤τ≤5位，MTIE 2=236×10-9s；

對于5位＜τ≤50位，MTIE 2=370×10-9s；

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

其中，τ是觀察間隔（位），MTIE是相對于平均數(shù)據(jù)率測量的。

碼元平均速率被定義為1 500除以1 500個連續(xù)數(shù)據(jù)位的長度。對于任何連續(xù)的1 500位，碼元平均率應為564.48 kbit/s，總公差為±2.5%。

1.3 幅度抖動

在400～800 μs窗口內每一位的幅度抖動不超過窗口內算數(shù)平均值的+1.5/-2.0 dB。

2 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)

2.1 NI采集卡

本文所用的采集卡為NI公司的PCI5122，具有100 MHz帶寬，100 ms/s，14位PCI示波器設備，滿足歐標應答器測試規(guī)范對測試儀器的要求。

2.2 LabVIEW

LabVIEW是一種使用圖形化編輯語言G的開發(fā)環(huán)境，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。LabVIEW軟件是NI設計平臺的核心，也是開發(fā)測量或控制系統(tǒng)的理想選擇。

2.3 程序設計

以北京全路通信信號研究設計院集團有限公司和沈陽鐵路信號有限責任公司聯(lián)合研發(fā)的歐標無源應答器為測試對象，以西班牙CEDEX Lab測試結果為參考數(shù)據(jù)。測試流程如圖1所示。

圖1 測試流程圖Fig.1 Test flow chart

經(jīng)過濾波得到采樣信號的頻率，解調后的波形如圖2所示。

圖2 經(jīng)過調解后的波形Fig.2 The demodulated waveform

設置中心頻率為4.234 MHz，進行相位累加，得到相位累加波形，如圖3所示。

在圖3中，找出曲線的每一個拐點，即為頻率的切換點；相鄰2個拐點差的橫坐標為碼元的持續(xù)時間，拐點的每一段斜率為頻率偏移的大小，即

因此，F(xiàn)SK信號的中心頻率為

以300 bit為窗，約為531 μs。則幅度抖動為

根據(jù)歐標應答器測試規(guī)范，中心頻率和頻率偏移，MTIE測試和幅度抖動的測試結果與西班牙CEDEX Lab對照，如圖4、5、6、7所示，其中（a）為LabVIEW輸出結果，（b）為西班牙CEDEX Lab測試結果。

圖3 相位累加波形圖Fig.3 Phase summation waveform

圖4 中心頻率測試結果Fig.4 Center frequency test results

圖5 頻率偏移測試結果Fig.5 Frequency offset test results

圖6 MTIE2測試結果Fig.6 MTIE2 test results

3 結論

圖7 幅度抖動測試結果Fig.7 Amplitude jitter test results

通過對比，本文所用的方法和西班牙CEDEX Lab測試結果相差不大，除去實驗環(huán)境的差異性和儀器測量的離散型，可以認為此測試結果是準確的。本測試系統(tǒng)已經(jīng)在應答器的生產(chǎn)測試中得到應用，效果良好。如何有效地去除采集數(shù)據(jù)中混入的噪聲并對數(shù)據(jù)本身產(chǎn)生最小的影響，將是未來研究的方向。