國內(nèi)鐵路機(jī)車行車指令主要采用移頻信號傳輸，即頻移鍵控信號(FSK),，該信號具有相位連續(xù)和非線性調(diào)制等特點,，實現(xiàn)實時高精度的檢測具有較大困難。傳統(tǒng)FSK信號解調(diào)采用檢周期的時域處理法，此方法主要存在頻率分辨率低,、實時性差等問題,，很難達(dá)到要求的解調(diào)精度。隨著數(shù)字頻率解調(diào)技術(shù)的發(fā)展和DSP的應(yīng)用,，為FSK信號的精確解調(diào)提供有效而可靠的途徑,。

文中采用了單片DSP器件TMS32F2812，通過對軌道移頻信號解調(diào)算法的研究,，使設(shè)計系統(tǒng)具有集成度高,、實時性好、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點,。

1 系統(tǒng)的整體設(shè)計

系統(tǒng)采用了TMS32F2812處理芯片,，主頻高達(dá)150MHz,，時鐘周期為6.67ns,。2×8的ADC轉(zhuǎn)換通道。SPI串口,。兩個1kb×16 SARAM等模塊,，這些模塊易于實現(xiàn)ADC的采樣、主從控制芯片的數(shù)據(jù)交換和FFT變換所需要的大容量SARAM空間,。

本系統(tǒng)總體設(shè)計如圖1所示,。采用雙機(jī)熱備，兩路同時對調(diào)理后的FSK信號采樣和解調(diào),，比較一致輸出,，這樣可提高系統(tǒng)的可靠性。

2 主要技術(shù)實現(xiàn)

2.1 信號調(diào)理

信號調(diào)理主要用低通濾波器,，低通濾波器的設(shè)計使用的是MicroChip濾波器設(shè)計的軟件FilterLab,，該軟件只需輸入通帶頻率和濾波器的階數(shù)，就可以生成相應(yīng)的電路圖,，省去了濾波器設(shè)計中復(fù)雜的運(yùn)算,。圖2所示是FilterLab軟件生成的Butterworth低通濾波器，階數(shù)為4,，通帶頻率為4000Hz,，圖中給出了濾波器電容電阻的建議取值。

2.2 信號采樣設(shè)計

由于使用了TMS320F2812的內(nèi)部A/D,，在實際運(yùn)用中,，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的A/D采樣誤差較大，最大可達(dá)9%,，這樣遠(yuǎn)達(dá)不到采樣精度要求,，需要通過軟件校正。首先選用ADC的任意兩個通道作為參考輸入通道，并分別輸入已知的直流參考電壓,，通過讀取相應(yīng)的結(jié)果寄存器獲取轉(zhuǎn)換值,，利用兩組輸出值便可求得ADC模塊得校正增益和校正偏置，然后利用這兩個值對其他通道轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,。具體的補(bǔ)償公式如式(3)～式(6)所示

2.3 信號處理模塊設(shè)計

信號處理模塊主要由欠采樣,、FFT變換和Rife頻率休整等部分組成，信號處理模塊的流程如圖3所示,，其中搬移,、濾波、抽取,、FFT組成了Z—EFT,。

在FFT變換中使用的是TI的FFT函數(shù)庫，F(xiàn)FT程序模塊化,，易于大數(shù)量FFT變換的修改,，且運(yùn)算速度快，執(zhí)行效率高,。FFT變換主要由模塊初始化和FFT計算等組成,。

進(jìn)過FFT變換后，頻率主瓣中存在兩個采樣點,，中心頻率必定介于這兩點之間,，使用Rife頻率估計法進(jìn)行頻譜分析可得到精確的頻率估計值。Rife頻率估計法,，就是用頻譜的絕對值的最大值G(k)進(jìn)行比較,，在k=[0，(N-1)/2]中求得最大值的|G(k)|,，比較|G(k-1)|和|G(k+1)|大小,，若|G(k-1)|<|G(k+1)|，則α=-1,，否則α=1,，顓譜估計值如式(9)所示，其中,，fs為采樣頻率

3 實驗數(shù)據(jù)分析

ZPW-2000A的低頻和載頻測量數(shù)據(jù)如表1所示,。

從測量數(shù)據(jù)看，載頻頻率誤差在0.2Hz以內(nèi),，低頻頻率誤差在0.02Hz以內(nèi),，精度高于鐵道部的相關(guān)規(guī)定。

4 結(jié)束語

對ZPW-2000A的移頻鍵控信號解調(diào),，對載頻直接進(jìn)行FFT變換,，測出載頻頻率,；然后進(jìn)行搬移、濾波,、FFT變換和Rife頻率休整,，解調(diào)出低頻頻率，這樣解調(diào)出來的頻率很高,，且FFT算法用的TI的算法庫,，運(yùn)行效率較高，實時性較強(qiáng),。本系統(tǒng)采用了雙機(jī)熱備,，提高了設(shè)備的可靠性。