便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及鐵路通信信號(hào)領(lǐng)域列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)，尤 其是一種便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 應(yīng)用在我國(guó)高速客運(yùn)專線的列車運(yùn)行信號(hào)控制系統(tǒng)（CTCS-2和CTCS-3)都依賴著 地面應(yīng)答器。地面應(yīng)答器(簡(jiǎn)稱應(yīng)答器)是一種通過(guò)車地信息傳輸技術(shù)，在線路的關(guān)鍵位置， 將行車安全相關(guān)的關(guān)鍵線路數(shù)據(jù)(稱為報(bào)文)提供給車載控制裝置，W實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的高速安 全運(yùn)行控制的點(diǎn)式設(shè)備。
[0003] 應(yīng)答器的工作原理是:地面的各種線路數(shù)據(jù)(如線路長(zhǎng)度、坡度、彎道、公里標(biāo)、換 相點(diǎn)等)均由應(yīng)答器存儲(chǔ)；當(dāng)列車駛?cè)霊?yīng)答器的作用區(qū)域時(shí)，列車的車載BTM(應(yīng)答器傳輸模 塊，Balise Transmission Module的簡(jiǎn)稱)天線向地面福射27MHz的能量，應(yīng)答器得到能量 后，立即將其存儲(chǔ)的線路數(shù)據(jù)W載頻4.23M的FSK調(diào)頻方式向列車傳送，由車載BTM天線接 收。列車接收到應(yīng)答器的信息后，經(jīng)過(guò)放大、解調(diào)、譯碼最后再由列車控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控 車。
[0004] 由于應(yīng)答器已廣泛應(yīng)用于各大鐵路干線及客運(yùn)專線，如果應(yīng)答器出現(xiàn)異常，輕則 影響行車效率，重則造成列車運(yùn)行事故，因此對(duì)應(yīng)答器的測(cè)試要求越來(lái)越高，對(duì)應(yīng)答器測(cè)試 手段、測(cè)試過(guò)程的快捷性、方便性的需求也越來(lái)越急迫。對(duì)于應(yīng)答器的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，通常采用 應(yīng)答器讀寫(xiě)器(也稱報(bào)文讀寫(xiě)器）向應(yīng)答器寫(xiě)入報(bào)文，然后通過(guò)讀取剛寫(xiě)入的報(bào)文檢查報(bào)文 的正確性。但是報(bào)文讀寫(xiě)器體積大，重量沉，攜帶不方便，且單價(jià)昂貴，而且僅能對(duì)應(yīng)答器中 存儲(chǔ)的報(bào)文的正確性進(jìn)行測(cè)試，而缺少對(duì)應(yīng)答器I/O特性的檢測(cè)與判斷。一旦應(yīng)答器本身發(fā) 生故障或應(yīng)答器傳輸過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，依然會(huì)影響到行車效率和行車安全。
[0005] 應(yīng)答器的輸入輸出特性(簡(jiǎn)稱I/O特性)是應(yīng)答器的一個(gè)非常重要的參數(shù)，用W衡 量應(yīng)答器在接收到一定的磁通量時(shí)的輸出特性。例如，若應(yīng)答器很敏感，即應(yīng)答器接收到的 磁通量較低，卻輸出較高的電流或電壓，高于串?dāng)_上限曲線(參見(jiàn)圖3b)，則該應(yīng)答器有可能 會(huì)在列車經(jīng)過(guò)其旁邊設(shè)置的其它應(yīng)答器時(shí)，將自身報(bào)文信號(hào)發(fā)送給列車，從而有可能導(dǎo)致 對(duì)列車應(yīng)接收信號(hào)的串?dāng)_;相反，若應(yīng)答器接收到的磁通量很大，但輸出較低的電流或電 壓，低于串?dāng)_下限曲線（參見(jiàn)圖3b)，則該應(yīng)答器在列車經(jīng)過(guò)其上方時(shí)，輸出的報(bào)文信號(hào)很 弱，無(wú)法被列車的車載設(shè)備接收，會(huì)造成應(yīng)答器"丟點(diǎn)"。運(yùn)兩種情況在高安全要求的鐵路領(lǐng) 域都是不允許的。因此應(yīng)答器的輸入輸出特性的測(cè)試非常重要。而目前僅在實(shí)驗(yàn)室的大型 應(yīng)答器測(cè)試儀上能測(cè)試該參數(shù)，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量應(yīng)答器輸入輸出特性的要求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 為了解決上述對(duì)應(yīng)答器輸入輸出特性的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種便 攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀，能夠在應(yīng)答器發(fā)生故障的現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)答器的輸入輸出特性 進(jìn)行測(cè)量。
[0007] -種便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀，包括主機(jī)板，射頻板，電源模塊，顯示模 塊;所述主機(jī)板包括處理單元，存儲(chǔ)單元，AD采樣單元;所述射頻板包括增益控制單元，功放 單元，能量發(fā)射天線，整流濾波單元，上行鏈路接收天線;所述便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性 測(cè)試儀具有測(cè)試模式和校準(zhǔn)模式;在測(cè)試模式下，
[0008] 所述處理單元分別與存儲(chǔ)單元、AD采樣單元、顯示模塊、增益控制單元連接，
[0009] 所述處理單元，用W向增益控制單元發(fā)送檔位控制命令;并分別讀取AD采樣單元 的測(cè)量電壓和存儲(chǔ)單元中在校準(zhǔn)模式下存儲(chǔ)的、與所述檔位控制命令對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)電壓進(jìn)行 計(jì)算比較;將測(cè)量電壓和比較結(jié)果發(fā)送給顯示模塊；
[0010] 增益控制單元根據(jù)處理單元的檔位控制命令，控制功放單元通過(guò)能量發(fā)射天線發(fā) 出與檔位控制命令對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射磁通量，使得被測(cè)應(yīng)答器接收到標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量；
[0011] 功放單元用W通過(guò)能量發(fā)射天線向被測(cè)應(yīng)答器輸出具有對(duì)應(yīng)于所述檔位控制命 令的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射磁通量的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)信號(hào)；
[0012] 能量發(fā)射天線，用W通過(guò)電磁禪合方式通過(guò)空氣接口向被測(cè)應(yīng)答器發(fā)射所述標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)射磁通量的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)信號(hào)；
[0013] 上行鏈路接收天線，用W通過(guò)電磁禪合方式接收被測(cè)應(yīng)答器通過(guò)空氣接口傳輸?shù)?上行鏈路信號(hào)；
[0014] 整流濾波單元用W將上行鏈路接收天線接收到的上行鏈路信號(hào)進(jìn)行整流、濾波；
[0015] AD采樣單元對(duì)整流濾波處理后的上行鏈路信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到測(cè)量電壓。
[0016] 進(jìn)一步地，所述校準(zhǔn)模式包括能量發(fā)射天線校準(zhǔn)階段和上行鏈路接收天線校準(zhǔn)階 段；
[0017] 在校準(zhǔn)模式下，
[0018] 所述處理單元，在能量發(fā)射天線校準(zhǔn)階段，向增益控制單元發(fā)送檔位控制命令；
[0019] 所述處理單元，在上行鏈路接收天線校準(zhǔn)階段，采集AD采樣單元的校準(zhǔn)電壓，并將 其與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元；
[0020] 所述增益控制單元，在能量發(fā)射天線校準(zhǔn)階段，根據(jù)處理單元發(fā)出的檔位控制命 令，調(diào)整功放單元的輸出大小，直至能量發(fā)射天線發(fā)出的試探磁通量與外部校準(zhǔn)設(shè)備感應(yīng) 到的標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量相同，固化此時(shí)增益控制單元的調(diào)整值，并將固化的調(diào)整值與所述檔 位控制命令對(duì)應(yīng)；
[0021 ]功放單元，在能量發(fā)射天線校準(zhǔn)階段，通過(guò)能量發(fā)射天線向外部校準(zhǔn)設(shè)備發(fā)出試 探磁通量;根據(jù)所述增益控制單元的調(diào)整，改變發(fā)出的試探磁通量的大??；
[0022] 能量發(fā)射天線，在能量發(fā)射天線校準(zhǔn)階段，用W通過(guò)電磁禪合方式通過(guò)空氣接口 向外部校準(zhǔn)設(shè)備發(fā)射具有不同試探磁通量的激勵(lì)信號(hào)；
[0023] 上行鏈路接收天線，在上行鏈路接收天線校準(zhǔn)階段，用W通過(guò)電磁禪合方式接收 外部校準(zhǔn)設(shè)備通過(guò)空氣接口傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)上行鏈路信號(hào)；
[0024] 整流濾波單元，在上行鏈路接收天線校準(zhǔn)階段，用W將上行鏈路接收天線接收到 的標(biāo)準(zhǔn)上行鏈路信號(hào)進(jìn)行整流、濾波；
[0025] AD采樣單元對(duì)整流濾波處理后的標(biāo)準(zhǔn)上行鏈路信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到校準(zhǔn)電 壓D
[0026] 進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量為3個(gè)，分別是第一標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量Odl、第二標(biāo) 準(zhǔn)接收磁通量Φ d2、第Ξ標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量Φ d3，其中第一標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量Φ dl是被測(cè)應(yīng)答 器的啟動(dòng)磁通量，表示在該第一標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量Φ dl的激勵(lì)下，應(yīng)答器必須啟動(dòng)；
[0027]所述校準(zhǔn)電壓為3個(gè)，分別是Eulc、Eu2c、Eu3c;Eulc是外部校準(zhǔn)設(shè)備或被測(cè)應(yīng)答器 感應(yīng)到第一標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量Odi時(shí)，表征上行鏈路場(chǎng)強(qiáng)的上行鏈路整流電壓的最小允許 值;Eu2c是表征上行鏈路場(chǎng)強(qiáng)的上行鏈路整流電壓在串?dāng)_下限曲線上的最大值;Eu3c是表 征上行鏈路場(chǎng)強(qiáng)的上行鏈路整流電壓在串?dāng)_上限曲線上的最大值；
[002引所述測(cè)量電壓為3個(gè)，分別是Eul、化2、Eu3;化1為被測(cè)應(yīng)答器感應(yīng)到第一標(biāo)準(zhǔn)接收 磁通量Odl時(shí)，對(duì)被測(cè)應(yīng)答器此時(shí)發(fā)送的上行鏈路信息進(jìn)行整流、濾波、AD轉(zhuǎn)換后，由處理 單元采集到的測(cè)量電壓;Eu2為被測(cè)應(yīng)答器感應(yīng)到第二標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量Φ(12時(shí)，對(duì)被測(cè)應(yīng)答 器發(fā)送的上行鏈路信息進(jìn)行整流、濾波、AD轉(zhuǎn)換后，由處理單元采集到的測(cè)量電壓;Eu3為被 測(cè)應(yīng)答器感應(yīng)到第Ξ標(biāo)準(zhǔn)接收磁通量0d3時(shí)，對(duì)被測(cè)應(yīng)答器發(fā)送的上行鏈路信息進(jìn)行整 流、濾波、AD轉(zhuǎn)換后，由處理單元采集到的測(cè)量電壓;現(xiàn)慢電壓Eul、Eu2、Eu3同時(shí)滿足^下； 式，則認(rèn)為被測(cè)應(yīng)答器的輸入輸出特性符合要求：
[00巧]化lc<Eul<化u3c今巫d3)X 巫dl;
[0030] 化2c<Eu2<Eu3c;
[0031] [化u2c-Eulc)今（巫d2-巫dl)]X(巫d3-巫dl)+化lc<Eu3<Eu3c。
[0032] 進(jìn)一步地，所述的標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)信號(hào)和激勵(lì)信號(hào)是27.095MHz的連續(xù)正弦波的射頻;所 述的標(biāo)準(zhǔn)上行鏈路信號(hào)和上行鏈路信號(hào)是4.23MHz的FSK調(diào)制信號(hào)。
[0033] 進(jìn)一步地，所述的便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀與被測(cè)應(yīng)答器之間的間距為 5至30mm。
[0034] 進(jìn)一步地，所述能量發(fā)射天線的面積為8mm X 8mm至20mm X 20mm;所述上行鏈路接 收天線的面積為2mm X 2mm至8mm X 8mm。
[0035] 本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型的便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀，重量 輕、便于攜帶，因此可W對(duì)故障應(yīng)答器或需要檢修的應(yīng)答器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，能夠得到使用環(huán) 境因素影響下的第一手資料，從而減少了因環(huán)境改變導(dǎo)致的應(yīng)答器拆卸回工廠或?qū)嶒?yàn)室時(shí) 應(yīng)答器故障無(wú)法復(fù)現(xiàn)的情況。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：
[0037] 圖la是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀在能量發(fā)射 天線校準(zhǔn)階段的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖lb是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀在上行鏈路 接收天線校準(zhǔn)階段的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的便攜式應(yīng)答器輸入輸出特性測(cè)試儀在測(cè)試模式下 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 圖3a是標(biāo)準(zhǔn)環(huán)路電流表征上行鏈路場(chǎng)強(qiáng)的應(yīng)答器輸入輸出特性曲線示意圖。
[0041] 圖3b是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的上行鏈路整流電壓表征上行鏈路場(chǎng)強(qiáng)的應(yīng)答器 輸入輸出特性曲線示意圖。