列控系统多音调频信号的全数字解调方法VIP免费

列控系统多音调频信号的全数字解调方法摘要针对列控系统传输的多音调频信号，提出了全数字解调方法，使用MATLAB软件进行了仿真，仿真结果验证了算法的有效性。关键词多音调频波解调、数字解调方法、MATLAB仿真FMWaveDemodulationforTrainControlSystemUsingDigitalMethodZHANGZe，WUSi-liang，WANGXu(DepartmentofElectronicEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)AbstractAfulldigitalmethodisintroducedinthispapertoshowthedemodulationofFMwaveusedintraincontrolsystem.ComputersimulationbasedonMATLABisalsoprovidedandtheresultsprovetheeffectivenessofthedigitalmethod.KeywordsFMwavedemodulation、digitaldemodulationmethod、MATLABsimulation1．引言应用于铁路上的数字轨道列控系统，是通过钢轨传输一些由数字编码构成的控制信息，从而对行驶列车实现控制。目前，国内基于轨道传输列控信息的数字编译码技术主要使用频率编码方式，其特点是数字编码信息并行发送。该系统总体原理框图如图1所示：ÉÏλ»ú¹ìµÀÐźŷ¢ÉúÆ÷¹ìµÀÐźŽÓÊÕÆ÷Êý×Ö±àÂëÐÅÏ¢¸Ö¹ìÊý×Ö±àÂëÐÅÏ¢ÉÏλ»ú图1数字轨道列控系统总体原理框图[W1]列控信息的发送过程为：列控系统的信息处理机将产生的列控编码信息发送到轨道电路的发送单元，发送器采用频率编码方式，每个数字编码用一个低频信号表示，该码字的“1”和“0”对应于该低频信号的“有”和“无”，信号发生器通过码字，产生相应的低频信号，将这些低频信号进行叠加后，对载频信号进行调制、放大，并通过电缆传输到钢轨上。信号接收器从钢轨上接收到调频信号，对其进行解调，恢复出低频信号，然后对该低频信号进行后续处理，得到数字编码信息。轨道信号接收器的一个重要工作就是从调频波中解调出低频调制信号，传统的方法使用模拟鉴频电路来实现低频调制信号的提取，本文提出一种全数字解调方法，相对于传统的模拟设备，数字设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小等突出优点，这些都是模拟设备所无法比拟的。2．数字解调算法2.1列控系统调频波表达式列控系统中载频2600cfHz，[W2]低频调制信号频率表达式为：0.880.64ifiHz(0,1,...9)i（1）调频信号瞬时频率为：90()sin(2)cfiiiiftfmdft（2）其中id取值为0或1对应于该低频分量的有或无，i为低频调制信号的初相位。调频信号的表达式为：90sin{2[cos(2)]}2icfiiiidSftmftf（3）2.2模拟解调原理调频波的解调称为频率检波，简称鉴频。鉴频电路的功能是从输入调频波中检出反映在频率变换上的调制信号，即完成频率－电压的变换作用。先将等幅调频波的瞬时频率变化规律不失真的变换为调频波的振幅包络变化，即变换成AM-FM波，然后用包络检波器提取出所需的调制信号。这种方法简称为斜率鉴频。当输入调频信号为：()cos[()]iccfutAtKmtdt（4）时，频率解调器的输出信号应为：()()ofutKmt[W3]（5）那么，理想的频率解调器可以看成由一个时域微分器和包络检波器级连，而时域微分器起频幅变换作用。因为其输出：()[()]sin[()]dccfcfutAKmttKmtdt（6）已经是一个调频调幅信号，如果只取包络信息，则幅度检波后的输出信号为：()()odutKmt（7）2.3全数字解调系统根据上述解调原理，我们设计了全数字多音调频波解调系统，该系统原理框图如图2所示：ÏÞ·ùÄ£¿é¼øƵģ¿é°üÂç¼ì²¨Ä£¿éÊäÈëµ÷Ƶ²¨Êä³öµÍƵµ÷ÖÆÐźÅ图2全数字多音调频波解调系统原理框图1）限幅模块限幅模块由A/D转换器和数字比较器构成，将输入调频波进行A/D采样，然后经过数字比较器进行限幅，限幅的目的是使本系统的输出信号幅度与输入信号幅度无关。2）鉴频模块鉴频模块完成频率-电压变换，实现该功能的关键是保证鉴频模块通带内的频率和幅度响应之间为线性关系，本系统使用数字方法实现斜率鉴频，这样可以得到十分理想的鉴频特性曲线，图3是使用MATLAB软件设计的数字斜率鉴频器，该数字鉴频器中心频率为2600H...