一種地面電子單元測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

常宏銘 王晨先

（1、遼寧省公安廳警務(wù)指揮部，遼寧 沈陽(yáng)110031 2、遼寧省鞍山市公安局立山分局，遼寧 鞍山114000）

地面電子單元（以下簡(jiǎn)稱LEU）從列控中心或者聯(lián)鎖設(shè)備得到信息，這些信息被編輯成報(bào)文信號(hào)，通過C 接口傳輸給有源應(yīng)答器，有源應(yīng)答器通過還原C 接口信息，轉(zhuǎn)化為FSK 無線信號(hào)發(fā)送給車載設(shè)備。所以C 接口信號(hào)參數(shù)將影響有源應(yīng)答器對(duì)信息的還原，無論是在生產(chǎn)中還是應(yīng)用上，C 接口的參數(shù)測(cè)試都是非常必要的。在傳統(tǒng)測(cè)試中，人眼直接讀取示波器不但效率低下，而且存在較大的誤差，同時(shí)需要在LEU 設(shè)備上配置單獨(dú)輸出C1 信號(hào)和C6 信號(hào)，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中很難滿足這種測(cè)試條件。本文利用測(cè)試負(fù)載等設(shè)備進(jìn)行分離C1 信號(hào)，在LabVIEW平臺(tái)對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行二次數(shù)字濾波，得到兩種信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，最終得出信號(hào)的參數(shù)。

圖1 LEU 設(shè)備工作原理圖

1 LEU 設(shè)備C 接口信號(hào)的參數(shù)

LEU 輸出到有源應(yīng)答器的信號(hào)為C1 信號(hào)和C6 信號(hào)的疊加，其中C1 接口傳輸報(bào)文信息，編碼方式為DBPL，C6 信號(hào)為正弦波，為有源應(yīng)答器部分電路工作提供能量。表1 為《TBT 3544-2018 應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)測(cè)試規(guī)范》規(guī)定的LEU 設(shè)備工作的電氣參數(shù)范圍。

圖2 LEU 輸出波形

表1 C 接口信號(hào)電氣特性

2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

LEU 測(cè)試系統(tǒng)如圖3 所示。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路為：LEU 輸出端接測(cè)試負(fù)載，保證設(shè)備能夠正常工作，由于LEU 的輸出線為平衡雙絞線，為減小誤差，故使用差分探頭接在測(cè)試負(fù)載的兩端，示波器的采集速率設(shè)置為100MSa/s，記錄點(diǎn)數(shù)1M，記錄時(shí)長(zhǎng)10ms，為測(cè)試更精確，使測(cè)試波形占據(jù)示波器屏幕3/4 以上。采集到數(shù)據(jù)后通過USB 通信接口傳輸給上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行分析和處理。

圖3 測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)

3 硬件設(shè)計(jì)

由于C1 接口和C6 接口測(cè)試分別要求為120Ω 和170Ω 的阻性負(fù)載，所以需要制作一種測(cè)試負(fù)載在C1 信號(hào)頻段為120Ω，在C6 信號(hào)頻段為170Ω，設(shè)計(jì)方案見圖4。

圖4 LEU 測(cè)試負(fù)載示意圖

在170Ω 的電阻上通過C6 信號(hào)的陷波器并聯(lián)一個(gè)408Ω的電阻，由于C6 信號(hào)陷波器對(duì)C6 信號(hào)是高阻狀態(tài),視為開路，對(duì)C1 信號(hào)是直連狀態(tài)，所以，整個(gè)負(fù)載在C6 信號(hào)頻段為170Ω，在C1 信號(hào)頻段阻抗為：

所以該負(fù)載在C6 信號(hào)8.82kHz 頻率下阻抗應(yīng)為170Ω；在C1 頻率下阻抗應(yīng)為120Ω。測(cè)試時(shí)，差分探頭接在1 端，可以測(cè)試到C1 和C6 疊加的波形，示波器垂直幅度設(shè)置為5V/div；差分探頭在2 端可以單獨(dú)測(cè)到C1 信號(hào)，示波器垂直幅度設(shè)置為2.5V/div；。

4 數(shù)據(jù)計(jì)算

利用LabVIEW 平臺(tái)信號(hào)處理中的濾波器模塊，將1 端口采集到的波形文件，通過低通濾波器，得到C6 能量信號(hào)，將2 端口采集到的波形，通過高通濾波器，得到C1 數(shù)據(jù)信號(hào)，令每個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)為（t，A），測(cè)試的流程見圖5。

圖5 數(shù)據(jù)處理流程圖

圖6 C1 信號(hào)波形過零點(diǎn)及峰值圖

4.1 頻率測(cè)試

由于示波器的采樣率設(shè)置為100MSa/s，記錄時(shí)長(zhǎng)10ms，故相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)的間隔為10ns，同時(shí)數(shù)據(jù)位數(shù)大于1500 位。圖6 中，通過計(jì)算相鄰兩點(diǎn)的幅度乘積公式（2）找到過零點(diǎn)，采用線性插值的方式，得到幅度近似于0 的時(shí)間坐標(biāo)，計(jì)算兩個(gè)相鄰的時(shí)間坐標(biāo)差值，就可以得出當(dāng)前波形的頻率。由于C1 信號(hào)DBPL 編碼方式遇到碼元“0”翻轉(zhuǎn)，可將此波形視為2 個(gè)周期信號(hào)。

所以，C1 信號(hào)的頻率為：

4.2 幅度測(cè)試

在兩個(gè)過零點(diǎn)找到極值之后，將相鄰兩個(gè)極值做差運(yùn)算，信號(hào)的幅值為：

同樣，C6 信號(hào)經(jīng)過濾波后，通過上述方式可以以得到正弦波的頻率和幅度值。

結(jié)束語

本文通過從測(cè)試方案設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)計(jì)算等方面提出了地面電子單元的測(cè)試系統(tǒng)，并對(duì)地面電子單元的輸出信號(hào)進(jìn)行了采集、濾波、頻率和幅度的計(jì)算等工作，具有自動(dòng)化，效率高等特點(diǎn)，解決了手動(dòng)測(cè)試中誤差大，效率低的缺點(diǎn)。本測(cè)試系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)計(jì)算的方式，增加C1 信號(hào)的眼圖測(cè)試等功能。