移頻鍵控信號測量系統設計

2.2 ARM數據處理模塊程序設計
　ARM處理器主要用來(lái)接收FPGA送來(lái)的FSK信號計數值，對計數值進(jìn)行統計后得到載波信號頻率、頻偏和調制頻率，并通過(guò)SPI接口將數據在LCD上進(jìn)行顯示。
　數據處理的難度在于提高低頻調制信號的測量精度，而影響系統測量精度的主要原因在于：FSK信號的上下邊頻切換為非整周期切換，導致切換點(diǎn)處出現畸變現象[4]。因而對畸變數據的判別及補償的好壞程度是影響系統測量性能的主要因素。
　在畸變數據判別時(shí)，首先在計數值的左側和右側分別取兩個(gè)計數值CL1、CL2和CR1、CR2，如果|CL1-CL2|≤Δ1，|CR1-CR2|≤Δ1，且|CL1+CL2-CR1-CR2|≥2·Δ2時(shí)，則認為在計數值C處發(fā)生跳變，計數值C為畸變數據。其中，Δ1為計數允許的誤差限，Δ2為載波頻率切換判斷限。通過(guò)對三組相鄰畸變數據之間的計數結果取平均值，可以得到上邊頻和下邊頻的頻率值，然后利用FSK信號相位連續方法對畸變數據進(jìn)行補償，依據下邊頻和上邊頻期間總的計數值累積獲取低頻調制頻率。數據計算流程如圖4所示。

3 實(shí)驗結果及分析
　在系統實(shí)驗測量過(guò)程中，分別對國產(chǎn)軌道電路18信息和法國UM71信號進(jìn)行逐個(gè)測試。經(jīng)實(shí)驗發(fā)現，只要保證FSK信號的低頻調制信號在取極值情況下獲得滿(mǎn)意精度，則在整個(gè)FSK測量范圍內能夠獲得滿(mǎn)意的性能。圖5為通過(guò)對異常值進(jìn)行剔除、對畸變值進(jìn)行補償后獲取的誤差曲線(xiàn)。通過(guò)誤差分析可知，系統對FSK信號的高頻載波信號測量誤差為1×10^-4，低頻調制信號的測量精度為1×10^-2，能夠滿(mǎn)足系統測量誤差要求。系統測量更新速率為2 s左右，能夠滿(mǎn)足系統變化速率要求。
　通過(guò)實(shí)驗發(fā)現，該系統能夠在2 s內準確地獲取FSK信號的高頻載波信號頻率和低頻調制信號頻率。整個(gè)系統具有體積小、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足我國電氣化鐵路和準高速鐵路的測量要求，為設計快速、準確的FSK信號檢測系統提供了依據，具有良好的發(fā)展前景。
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