BTM電磁干擾記錄儀硬件平臺(tái)及時(shí)技術(shù)研究.pdf

1、在我國(guó)，發(fā)揮著基礎(chǔ)設(shè)施功能的鐵路系統(tǒng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要作用，同時(shí)其運(yùn)行的安全性也隨之受到重視。應(yīng)答器傳輸模塊(Balise Transmission Module，BTM)是列車自動(dòng)防護(hù)(Automatic Train Protection，ATP)的重要組成部分。實(shí)際列車運(yùn)行中，BTM的無線上行傳輸鏈路時(shí)常會(huì)受到來自外界的電磁干擾而引起系統(tǒng)故障或降級(jí)。因此，對(duì)BTM工作電磁環(huán)境的噪聲水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，對(duì)干擾排查和故障診斷具有重

2、要參考意義。目前，國(guó)內(nèi)尚無專用的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備來完成對(duì)上述無線鏈路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和記錄。基于此，本文設(shè)計(jì)了一種便攜式實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和記錄BTM電磁環(huán)境水平的記錄儀。
　　本文以國(guó)內(nèi)外關(guān)于BTM的研究為參考，深入分析其系統(tǒng)組成及工作原理，掌握其主要的技術(shù)指標(biāo)，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參照標(biāo)準(zhǔn)，分析其上下行鏈路通信所用頻率，設(shè)計(jì)合理的射頻鏈路信號(hào)提取裝置，采用性能合適的對(duì)數(shù)放大器件對(duì)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行控制，采用具有可裁剪性的嵌入式軟件系統(tǒng)開發(fā)了控制

3、系統(tǒng)的核心部分，采用列車提供的直流電源經(jīng)過各級(jí)變換后，為系統(tǒng)各部分提供可靠的電源質(zhì)量，以及基于系統(tǒng)電磁完整性理論設(shè)計(jì)鋁質(zhì)機(jī)箱，保證良好的電磁兼容特性，從而設(shè)計(jì)并研制出一種便攜式的BTM電磁干擾記錄儀。
　　射頻鏈路信號(hào)提取模塊采用基于集成運(yùn)算放大器的濾波電路設(shè)計(jì)。采用截止頻率為7MHz的巴特沃斯低通濾波器，對(duì)下行鏈路27MHz的頻率信號(hào)的抑制度可達(dá)到-60dB;對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)頻帶采用了級(jí)聯(lián)反切比雪夫帶通濾波器，具有良好的矩形系數(shù)并保證

4、了濾波電路的帶內(nèi)平坦度;在濾波電路之后級(jí)聯(lián)緩沖放大電路進(jìn)行阻抗匹配以防止信號(hào)反射，并采用對(duì)數(shù)放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行壓擴(kuò)以擴(kuò)展監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)范圍，并實(shí)現(xiàn)與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊電壓輸入范圍的動(dòng)態(tài)匹配，完成信號(hào)提取模塊的設(shè)計(jì)。
　　核心控制系統(tǒng)模塊采用嵌入式ARM-Linux操作系統(tǒng)，通過Bootloader引導(dǎo)系統(tǒng)的加載、操作系統(tǒng)內(nèi)核的配置。完成了根文件系統(tǒng)的制作、底層驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)以及系統(tǒng)應(yīng)用控制層程序的編寫，實(shí)現(xiàn)了軟件對(duì)系統(tǒng)行為的控制、系統(tǒng)的休眠與

5、喚醒、任務(wù)調(diào)度、電源供電的管理以及數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)等功能。
　　系統(tǒng)的電磁兼容性能設(shè)計(jì)基于元件級(jí)、電路級(jí)和系統(tǒng)級(jí)多方面的考慮。從元器件的選擇到PCB布局的模塊化，信號(hào)走線到電源引腳的濾波，電源布線到接地處理，噪聲源控制及減少噪聲耦合度等角度來分析和控制，同時(shí)考慮系統(tǒng)電源濾波器的安裝以及完整封閉的鋁質(zhì)機(jī)箱設(shè)計(jì)等，保證系統(tǒng)的電磁兼容性。
　　本文所設(shè)計(jì)的BTM電磁干擾記錄儀系統(tǒng)，在借鑒傳統(tǒng)的測(cè)試試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上，替代了原有的耦合裝