移頻鍵控信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2 ARM數(shù)據(jù)處理模塊程序設(shè)計(jì)
　ARM處理器主要用來(lái)接收FPGA送來(lái)的FSK信號(hào)計(jì)數(shù)值，對(duì)計(jì)數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后得到載波信號(hào)頻率、頻偏和調(diào)制頻率，并通過(guò)SPI接口將數(shù)據(jù)在LCD上進(jìn)行顯示。
　數(shù)據(jù)處理的難度在于提高低頻調(diào)制信號(hào)的測(cè)量精度，而影響系統(tǒng)測(cè)量精度的主要原因在于：FSK信號(hào)的上下邊頻切換為非整周期切換，導(dǎo)致切換點(diǎn)處出現(xiàn)畸變現(xiàn)象[4]。因而對(duì)畸變數(shù)據(jù)的判別及補(bǔ)償?shù)暮脡某潭仁怯绊懴到y(tǒng)測(cè)量性能的主要因素。
　在畸變數(shù)據(jù)判別時(shí)，首先在計(jì)數(shù)值的左側(cè)和右側(cè)分別取兩個(gè)計(jì)數(shù)值CL1、CL2和CR1、CR2，如果|CL1-CL2|≤Δ1，|CR1-CR2|≤Δ1，且|CL1+CL2-CR1-CR2|≥2·Δ2時(shí)，則認(rèn)為在計(jì)數(shù)值C處發(fā)生跳變，計(jì)數(shù)值C為畸變數(shù)據(jù)。其中，Δ1為計(jì)數(shù)允許的誤差限，Δ2為載波頻率切換判斷限。通過(guò)對(duì)三組相鄰畸變數(shù)據(jù)之間的計(jì)數(shù)結(jié)果取平均值，可以得到上邊頻和下邊頻的頻率值，然后利用FSK信號(hào)相位連續(xù)方法對(duì)畸變數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，依據(jù)下邊頻和上邊頻期間總的計(jì)數(shù)值累積獲取低頻調(diào)制頻率。數(shù)據(jù)計(jì)算流程如圖4所示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
　在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量過(guò)程中，分別對(duì)國(guó)產(chǎn)軌道電路18信息和法國(guó)UM71信號(hào)進(jìn)行逐個(gè)測(cè)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只要保證FSK信號(hào)的低頻調(diào)制信號(hào)在取極值情況下獲得滿意精度，則在整個(gè)FSK測(cè)量范圍內(nèi)能夠獲得滿意的性能。圖5為通過(guò)對(duì)異常值進(jìn)行剔除、對(duì)畸變值進(jìn)行補(bǔ)償后獲取的誤差曲線。通過(guò)誤差分析可知，系統(tǒng)對(duì)FSK信號(hào)的高頻載波信號(hào)測(cè)量誤差為1×10^-4，低頻調(diào)制信號(hào)的測(cè)量精度為1×10^-2，能夠滿足系統(tǒng)測(cè)量誤差要求。系統(tǒng)測(cè)量更新速率為2 s左右，能夠滿足系統(tǒng)變化速率要求。
　通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠在2 s內(nèi)準(zhǔn)確地獲取FSK信號(hào)的高頻載波信號(hào)頻率和低頻調(diào)制信號(hào)頻率。整個(gè)系統(tǒng)具有體積小、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，滿足我國(guó)電氣化鐵路和準(zhǔn)高速鐵路的測(cè)量要求，為設(shè)計(jì)快速、準(zhǔn)確的FSK信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)提供了依據(jù)，具有良好的發(fā)展前景。
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