基于DSP的軌道移頻信號(hào)解調(diào)實(shí)現(xiàn)

摘要 提出了以雙路TMS320F2812為核心，接收解調(diào)ZPW-2000A的FSK信號(hào)。前端通過(guò)信號(hào)調(diào)理，利用DSP內(nèi)部的AD對(duì)FSK信號(hào)采樣。經(jīng)過(guò)FFT變換解調(diào)出栽頻頻率、Z—FFT解調(diào)低頻頻率，以及通過(guò)DSP的SPI口。對(duì)兩路解調(diào)出的信號(hào)進(jìn)行比較，若一致，則輸出。該設(shè)計(jì)采用雙機(jī)熱備，使系統(tǒng)的工作可靠性更強(qiáng)。結(jié)果證明，系統(tǒng)有較高的頻率分辨率和實(shí)時(shí)性。
關(guān)鍵詞 DSP；FSK；ZPW-2000A

隨著軌道交通的發(fā)展，列車運(yùn)行速度逐年提高，列車在行車區(qū)間的通過(guò)能力和安全運(yùn)行，對(duì)整個(gè)鐵路網(wǎng)的高效和正常運(yùn)行起著重要作用。軌道電路中發(fā)碼設(shè)備向機(jī)車提供行車指令信息，因此，接收系統(tǒng)解調(diào)的正確性與實(shí)時(shí)性，就成為保障機(jī)車安全行駛的重要因素。
國(guó)內(nèi)鐵路機(jī)車行車指令主要采用移頻信號(hào)傳輸，即頻移鍵控信號(hào)(FSK)，該信號(hào)具有相位連續(xù)和非線性調(diào)制等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高精度的檢測(cè)具有較大困難。傳統(tǒng)FSK信號(hào)解調(diào)采用檢周期的時(shí)域處理法，此方法主要存在頻率分辨率低、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)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(hào)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(guò)對(duì)軌道移頻信號(hào)解調(diào)算法的研究，使設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有集成度高、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用了TMS32F2812處理芯片，主頻高達(dá)150 MHz，時(shí)鐘周期為6．67 ns。2×8的ADC轉(zhuǎn)換通道。SPI串口。兩個(gè)1 kb×16 SARAM等模塊，這些模塊易于實(shí)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(jì)如圖1所示。采用雙機(jī)熱備，兩路同時(shí)對(duì)調(diào)理后的FSK信號(hào)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(shí)現(xiàn)
2．1 信號(hào)調(diào)理
信號(hào)調(diào)理主要用低通濾波器，低通濾波器的設(shè)計(jì)使用的是MicroChip濾波器設(shè)計(jì)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(jì)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4 000 Hz，圖中給出了濾波器電容電阻的建議取值。