移頻鍵控信號測量系統(tǒng)設(shè)計

2.2 ARM數(shù)據(jù)處理模塊程序設(shè)計
　ARM處理器主要用來接收FPGA送來的FSK信號計數(shù)值，對計數(shù)值進行統(tǒng)計后得到載波信號頻率、頻偏和調(diào)制頻率，并通過SPI接口將數(shù)據(jù)在LCD上進行顯示。
　數(shù)據(jù)處理的難度在于提高低頻調(diào)制信號的測量精度，而影響系統(tǒng)測量精度的主要原因在于：FSK信號的上下邊頻切換為非整周期切換，導(dǎo)致切換點處出現(xiàn)畸變現(xiàn)象[4]。因而對畸變數(shù)據(jù)的判別及補償?shù)暮脡某潭仁怯绊懴到y(tǒng)測量性能的主要因素。
　在畸變數(shù)據(jù)判別時，首先在計數(shù)值的左側(cè)和右側(cè)分別取兩個計數(shù)值CL1、CL2和CR1、CR2，如果|CL1-CL2|≤Δ1，|CR1-CR2|≤Δ1，且|CL1+CL2-CR1-CR2|≥2·Δ2時，則認為在計數(shù)值C處發(fā)生跳變，計數(shù)值C為畸變數(shù)據(jù)。其中，Δ1為計數(shù)允許的誤差限，Δ2為載波頻率切換判斷限。通過對三組相鄰畸變數(shù)據(jù)之間的計數(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信號相位連續(xù)方法對畸變數(shù)據(jù)進行補償，依據(jù)下邊頻和上邊頻期間總的計數(shù)值累積獲取低頻調(diào)制頻率。數(shù)據(jù)計算流程如圖4所示。

3 實驗結(jié)果及分析
　在系統(tǒng)實驗測量過程中，分別對國產(chǎn)軌道電路18信息和法國UM71信號進行逐個測試。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，只要保證FSK信號的低頻調(diào)制信號在取極值情況下獲得滿意精度，則在整個FSK測量范圍內(nèi)能夠獲得滿意的性能。圖5為通過對異常值進行剔除、對畸變值進行補償后獲取的誤差曲線。通過誤差分析可知，系統(tǒng)對FSK信號的高頻載波信號測量誤差為1×10^-4，低頻調(diào)制信號的測量精度為1×10^-2，能夠滿足系統(tǒng)測量誤差要求。系統(tǒng)測量更新速率為2 s左右，能夠滿足系統(tǒng)變化速率要求。
　通過實驗發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)能夠在2 s內(nèi)準(zhǔn)確地獲取FSK信號的高頻載波信號頻率和低頻調(diào)制信號頻率。整個系統(tǒng)具有體積小、測量精度高等優(yōu)點，滿足我國電氣化鐵路和準(zhǔn)高速鐵路的測量要求，為設(shè)計快速、準(zhǔn)確的FSK信號檢測系統(tǒng)提供了依據(jù)，具有良好的發(fā)展前景。
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