加装屏蔽板后应答器传输模块天线性能的研究

为了保护应答器传输模块(BTM)天线不被线路上扬起的道砟损伤,以及尽量减少车底复杂电磁环境对BTM天线的干扰,在BTM天线四周加装钢材质的屏蔽板。通过仿真计算,分析屏蔽板取不同高度、距BTM天线不同水平距离时BTM天线的回波损耗以及与频率的关系,确定屏蔽板的高度为150mm,距BTM天线的水平距离为100mm。基于毕奥-萨伐定理计算BTM天线的磁场强度,并仿真BTM天线磁场强度的分布以及对干扰信号的衰减。结果表明:加装屏蔽板后,不仅没有影响BTM天线的信号传输性能,还在一定程度上增加了天线的有效通信范围和对干扰信号的衰减,提高了接收信号的信干噪比,从而降低了误码率。对BTM天线加装屏蔽板的实车试运行结果也表明:所设计加装的屏蔽板,既能保护BTM天线,又能保证BTM天线正常的信号传输。     

应答器传输模块抗干扰性量化及自动测试研究

为准确检测应答器传输模块(BTM)设备受外界干扰时的译码能力并提高整机测试的效率,使用虚拟仪器技术搭建BTM自动化测试平台,在进行BTM设备自动测试的同时增加抗干扰门限值的测定。利用自动测试平台分别将单频、调幅及高斯白噪声等多种类型的干扰信号自动与报文信号进行混合,按测试序列调整频偏及信号速率和信号功率,并能够实现通信环境模拟、测试结果自动判断等。研究结果表明,通过上述方法可以自动判断干扰信号对报文正常接收的影响程度,并可绘制BTM抗干扰性能门限图,将测试结果可视化呈现。该研究将为制定设备可靠性指标提供量化依据,为设备性能改进提供技术支撑。     

车载BTM天线电磁干扰耦合规律研究

在地面应答器与车载BTM天线进行信号传输的过程中,车载设备很容易受到电磁干扰,其中以瞬态脉冲干扰最为频繁也最为严重,开展车载BTM天线的电磁干扰耦合规律研究,掌握其干扰耦合特性,对于保障列车信号正常传输具有重要意义。本文首先从应答器系统的工作原理与传输特性出发,对车载BTM天线进行仿真建模分析;针对典型脉冲干扰信号进行时域、频域以及能量分布分析;基于建立的车载BTM天线模型,仿真计算了车载BTM天线端口耦合电流在不同类型、不同极化角度、不同入射角度干扰信号影响下的大小。研究表明,在水平极化脉冲信号干扰下,其对车载BTM天线造成的电磁干扰影响远大于垂直极化,且当其入射方向与车载BTM天线主瓣方向一致时,对车载BTM天线的影响最大。     

应答器传输单元关键解调技术研究

应答器传输单元（BTM）是车载设备的关键设备之一,用于解调地面应答器发送的应答器报文。对天线在恶劣工作环境下接收的FSK信号进行解调,FSK信号解调处理的精度和可靠性是保证BTM安全可靠运行的基础。在大量调研相关文献的基础上,给出了正交解调的解析原理,并提出了一种基于此解析原理的抗干扰的正交解调方法。仿真实验结果表明该方法具有较好的抗干扰效果。     

动车组200C型车载ATP设备整治情况探讨

针对CRH2-057A、058A号动车组存在进口BTM丢失应答器报文的问题,围绕BTM天线周围电磁环境进行了分析,并通过采用抗干扰性能更优的BTM1-YH型BTM进行试用,成功解决了上述问题.     

分相区应答器传输系统电磁干扰分析及防护技术研究

应答器传输系统是列车运行控制系统的重要组成部分,其安装位置处的电磁环境复杂,实际运行中因电磁干扰导致的BTM故障频发,给列车安全运行造成隐患。为提高应答器传输系统的电磁兼容性能,研究分相区应答器传输系统的电磁干扰并提出相应的防护方案。对分相区弓网放电的原因进行理论分析,测量过分相时BTM上行链路频段内的电磁辐射骚扰;通过对列车及应答器传输系统建模仿真,研究分相区弓网放电对应答器传输系统车载天线的电磁干扰耦合规律;最后根据电磁干扰空间耦合的特点,提出阻断其能量耦合通路的防护措施,设计CAU天线定向约束屏蔽装置,在实验室测量其屏蔽效果,并在现场进行运行试验。结果表明,CAU天线加装屏蔽板后,BTM工作频带内的3～3.5 MHz处差模骚扰降低幅度可达20 dB左右,同时BTM报文质量由0.83提高到0.91,说明提出的CAU天线定向约束屏蔽方案能够有效提高CAU天线的抗干扰性能,同时也不会影响BTM的正常信号传输,从而保证应答器传输系统的正常通信技术要求,有望降低应答器传输系统的故障率,具有较高的推广应用价值。     

某地铁车辆辅助逆变器与信号BTM天线电磁干扰分析及改进

针对地铁列车BTM天线受车辆电气设备的电磁干扰，影响车地无线定位信号的传输效率和质量，进而影响列车正常运行的问题，文章从干扰频率、干扰源和干扰路径等方面进行了分析，从消除干扰路径、增强BTM天线抗干扰能力、消除干扰源等方面提出了改进措施，并对改进措施进行了现场测试和分析。结果表明，在辅助逆变器箱体内的DC 1 500 V负线和箱体间增加0.5μF电容，并将接地电阻移至接地回流线靠近BTM天线处能够有效降低车辆的电磁干扰对BTM天线的影响，保证列车正常运行。上述问题的解决可为后续地铁线路的车载BTM天线电磁干扰提供有效的解决思路，并为后续同类设计方案提供参考。     

多信息移频自动闭塞系统信号选择及解调方法

从两个方面叙述了多信息移步自动闭塞系统信号分析，处理与解调的方法，其一，介绍了FSK信号的特点及各频点频谱的分布规律；合理选择中心载频f0，频偏△f，调制频率fc，调制系数m的参数，可使系统自身具有较强的抗干扰能力，为其系统运用稳定，可靠奠定良好的基础，其二，介绍了运用DSP技术的FFT计算实现FSK信号解调与译码的方法，并分析了电化谐波带内干扰和相邻载频带重叠引起的半边侵入，双边侵入干扰及绝缘破损干扰，并介绍了移频带内干扰的计算和防护方法，移频单边，双边侵入的计算和防护以及接收设备信号带宽的确定原则，各种带内移频干扰和带内电化谐波干扰的检测方法及信干比的计算。     

基于HHT算法的轨道信号解调研究

目前常用的FFT解调算法,虽然可以较为容易地得到调制频率和载频,却不容易得到精确的上下边频.本文采用HHT算法,克服了FFT算法的缺点,对ZPW2000轨道信号解调.通过把EMD分解和瞬时频率相结合,并采用归一化算法,解调出轨道信号的调制频率、载频和上下边频.通过仿真验证,用HHT算法完全可以得到轨道信号的高精度解调.     

基于列控车载BTM设备的应答器误码处理研究

分析应答器传输系统的信号特点,搭建FSK信号解调的Simulink等仿真环境,结合应答器误码故障发生时列控车载BTM设备记录模块采集的数据,对应答器上行链路误码问题进行特征分析,得到信号的频谱、波形等特征,为现场的故障排查提供分析方法,对设备的优化提供指导。     

动车组BTM带内干扰的排查与整治

介绍了CTCS3-300S型车载ATP设备关键部件BTM单元带内干扰(频段内干扰)的现场排查和降低带内干扰的方法,有效解决了因带内干扰造成的BTM单元工作异常等故障频发的问题。     

动车组速度信号耦合干扰问题的研究

文章主要研究了某型动车组在调试时出现牵引电机速度传感器干扰故障及牵引测试失败问题，故障表现为变流器静态启动测试或动态运行过程中闪报速度传感器故障，严重情况下需切除变流器维持动车组运行。通过对牵引电机速度传感器、变流器屏蔽线缆内部屏蔽接地、变流器速度信号软件处理逻辑等进行排查，确认故障原因为牵引电机速度传感器信号受到系统产生的随机耦合干扰。该故障是多设备在整车接地条件下耦合产生的综合性故障，在故障的排查过程中，采取对变流器内部多处接地进行优化整改。通过逐步实施整改策略，故障发生的概率逐渐减小，最终所有的接地处理优化措施实施后速度信号波形较之前有较大改善，毛刺等干扰信号大幅减少，基本不再报出故障。同时，针对此类接地耦合故障问题，除了对所影响系统进行良好的屏蔽层接地处理措施外，为避免该问题再次发生，采用了优化系统软件滤波方法滤除干扰信号，防止信号失真。     

基于离散Hartley变换的频移键控信号解调算法研究

对基于DHT(离散Hartley变换)的二进制频移键控(FSK)信号的数字化解调算法进行研究。实际接收到的FSK信号码元波形分为过渡区和稳定区,在解调时只使用码元稳定区中若干个载波周期内的采样值作Hartley变换运算,计算出对应于1码和0码载波频率的幅值信息,根据幅值的大小来判决,从而恢复数字信号。对高斯噪声背景下该解调算法的误码性能进行了分析。位同步也可以通过Hartley变换来实现。理论分析和TWC(车地通信)应用表明:该解调算法具有计算量小、抗干扰性能好等优点。     

时频分布在FSK信号解调中的应用研究

时频分布作为现代信号处理研究的热点，它能同时描述信号在频率域和时间域内变化。移频轨道电路信号是一种相位连续的移频键控（FSK）信号，它的载频和低频信息通过FFT可以很容易的检测出来，但上下边频的高精度检测，一直是比较棘手的问题。本文提出了一种基于时频分布的FSK信号的解调方法，这种方法可以克服单一时域或频域FSK信号解调时的缺点，实现对FSK信号的上下边频的可靠、高精度的解调。文中对FSK信号的WVD、PWVD和SPWVD结果作了比较，选择了基于SPWVD来估计FSK信号的上下边频，并给出了具体的算法步骤。计算机仿真表明，采用SPWVD可准确地解调出移频信号的上下边频，与FFT相结合，可实现移频信号的完整解调。这为研制高精度的FSK信号检测仪器奠定了理论基础。     

GSM-R车载模块接收机抗干扰性能分析及对策研究

针对GSM-R车载模块接收机干扰问题,通过对接收机射频指标相关规范的研究,提出GSM-R带外信号的滤除、降低GSM-R带内干扰、带内干扰信号识别等解决方案,并对加装滤波器的方式进行了试验验证,对铁路车载无线传输设备抗干扰能力的提升具有一定的参考意义.     

现场总线及接口网桥技术在BTM中的应用

为实现车载主机BTM和监控装置间的顺利通信，设计能把CAN和485总线协议相互转换的接口网桥。网桥以89C52单片机为核心，通过CAN控制器对BTM进行配置和监控，同时和监控装置保持通信。在收到来自BTM的数据时，对数据进行处理，并通过485接口发送给列车监控装置。网桥同时对点式信息数据进行记录，以便提取和检查数据。实验结果表明，经过网桥的中转，监控装置成功接收到来自BTM的点式信息。     

标准动车组车载BTM电磁环境分析

通过对标准动车组车载BTM设备的供电电源、空间环境和连接电缆共模电流测试,全面了解车载BTM所处的电磁环境;并通过标准比对、理论分析的方法,分析标准动车组内车载BTM的电磁环境对BTM设备的影响。     

关于大功率滤波器的设计研究

大功率滤波器在车载通信系统中应用比较广泛,目前BTM发送板输出部分就有成熟的带通大功率滤波器,主要目的是抑制二次谐波和三次谐波。以欧洲环线为例,进行接收板大功率滤波器的设计研究探讨。欧洲环线车载系统需要接收来自轨旁设备的CDMA信号,同时还要保证应答器的正常工作。应答器的激活信号是27.095 MHz,发送输出功率是20 W(43 dBm),这些信号均在1根同轴电缆中传送,在射频前端使用高功率滤波器来滤除27.095 MHz信号,保证13.5 MHz的CDMA信号正常接收,需对27.095 MHz和4.5 MHz干扰信号进行抑制处理,以满足后续电路正常工作。     

不同调制方式干扰对LTE-M的性能影响分析

LTE(长期演进)技术是城市轨道交通车地无线通信的重要发展方向,分析了LTE-M(城市轨道交通车地综合通信系统)在不同调制方式干扰下的解调传输性能。LTE-M系统采用了高阶QAM(正交幅度调制)基带调制解调技术,通过建立QAM的系统模型,分析了16-QAM信号在信道背景噪声为AWGN(加性高斯白噪声)下的传输性能,并在此基础上推导出不同调制下的干扰对M-QAM(多进制正交幅度调制)的误比特率通用公式。研究16-QAM的传输性能,分析相位差对干扰效能影响程度。仿真结果表明:16-QAM信号的解调传输性能受QPSK(正交相移键控)调制干扰信号影响最大;16-QAM与QPSK调制干扰信号存在相位偏移,相比AWGN干扰,QPSK调制干扰下,16-QAM解调传输性能会变差;干扰信号的不同相位偏移对系统误比特率影响变化较小。     

用于隧道施工超前地质预报的探地雷达噪声分析

探地雷达(GPR)是当前进行隧道超前地质预报的主要方法。探测过程中隧道金属格栅及现场施工机械将对GPR探测信号产生严重干扰,甚至完全压制有效信号。为确定干扰信号特征,探索提高信噪比的方法,基于隧道内GPR探测干扰源分析,利用正演模拟和实测资料分析方法研究干扰信号特征。结果表明,隧道拱顶钢架干扰波呈反向绕射弧分布,施工机械干扰则表现为弧状多次波,侧壁干扰信号能力强且多次反射现象严重,甚至将有效信号完全压制。传统的低通、高通、带通等滤波手段并不能压制这些干扰信号。垂向布线方式则能最大限度避开干扰信号,获得理想剖面。研究成果有助于获取信噪比高的GPR探测剖面,以准确分析剖面异常、提高解译准确率。