CN103592521A

CN103592521A - 一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法及系统

Info

Publication number: CN103592521A
Application number: CN201310634911.5A
Authority: CN
Inventors: 房海云; 李新磊; 孙亮; 张宝馨
Original assignee: Beijing Railway Signal Co Ltd
Current assignee: Beijing Railway Signal Co Ltd
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: CN103592521B

Abstract

本发明公开了一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法，该方法包括：设置两组天线，每组天线各包括一个发射天线和一个接收天线，发射天线发射特定频率的射频信号；检测在空旷环境下接收天线接收到所述射频信号的第一信号强度；在道床环境下接收天线接收射频信号，并根据接收到的第二信号强度判断当前环境对频率的电磁信号是否吸收；当第二信号强度小于第一信号强度时，则判定轨道对特定频率有吸收作用，确定现场道床环境对应答器频率有一定的影响，产生一定的电磁信号的干扰；本发明还公开了一种系统，采用简易的方式，实现了对道床电磁环境对应答器工作频率影响的测试，弥补了现有技术在这方面测试的空白。

Description

一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法及系统

技术领域

本发明涉及铁路信号技术领域，更具体的说，是涉及一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法及系统。

背景技术

在铁路运行和铁路信号中，应答器设备是铁路即有线提速、客运专线以及高铁运行中不可缺少的设备，其安装在轨道上，向车载设备提供大量的固定信息和可变信息。由于应答器为无源设备，其依靠接收列车通过时车载天线提供的27.095MHz频率的信号，将该信号转换为电能供应答器工作，其工作后向车载设备发送4.23MHz的报文信息，应答器的现场安装环境对应答器工作有一定影响，如道床中的钢筋网，其会对27.095MHz和4.23MHz频率信号的电磁信号产生干扰。

因此，提供一种测试对现场环境中是否存在有影响27.095MHz和4.23MHz频率信号的电磁信号干扰，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法及系统，测试对现场环境中是否存在有影响27.095MHz和4.23MHz频率信号的电磁信号干扰的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法，包括：

设置两组天线，每组天线各包括一个发射天线和一个接收天线，所述发射天线发射特定频率的射频信号；

检测在空旷环境下所述接收天线接收到的所述射频信号的第一信号强度；

在道床环境下所述接收天线接收所述射频信号，并根据接收到的第二信号强度判断当前环境对所述频率的电磁信号是否吸收；

当所述第二信号强度小于所述第一信号强度时，则判定轨道对所述特定频率有吸收作用。

优选的，所述检测在空旷环境下所述接收天线接收到的所述射频信号的第一信号强度步骤之前包括：

对所述分析仪进行校准，并将校准结果保存，供测试调用。

其中，所述检测在空旷环境下所述接收天线接收到的所述射频信号的第一信号强度具体为：

在空旷环境下，调用所述校准结果，将所述发射天线和所述接收天线分别连接到分析仪的PORT1和PORT2；

将所述分析仪设定在S参数测量功能的位置，测试所述第一信号强度，并将所述第一信号强度保存。

其中，所述在道床环境下所述接收天线接收所述射频信号，并根据接收到的第二信号强度判断当前环境对所述频率的电磁信号是否吸收具体为：

在道床环境下，调用所述校准结果，将所述发射天线和所述接收天线分别连接到分析仪的PORT1和PORT2；

将所述分析仪设定在S参数测量功能的位置，测试所述第二信号强度，并将所述第二信号强度保存；

判断所述第一信号强度和所述第二信号强度的大小，判定轨道对所述特定频率是否有吸收作用。

本发明还公开了一种现场道床环境对应答器频率影响的测试系统，包括：

设置在道床上的应答器；

与所述应答器进行信号连接，发射和接收特定频率的射频信号的发射天线和接收天线；

与所述发射天线和所述接收天线通过电缆连接，对所述接收天线上接收到的射频信号进行参数显示的分析仪。

其中，所述发射天线通过50Ω同轴电缆连接到所述分析仪的PORT1，所述接收天线通过50Ω同轴电缆连接到所述分析仪的PORT2。

其中，所述分析仪为网络分析仪或频谱分析仪。

其中，所述分析仪为便携式仪表设备。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法，该方法包括：设置两组天线，每组天线各包括一个发射天线和一个接收天线，发射天线发射特定频率的射频信号；检测在空旷环境下接收天线接收到所述射频信号的第一信号强度；在道床环境下接收天线接收射频信号，并根据接收到的第二信号强度判断当前环境对频率的电磁信号是否吸收；当第二信号强度小于第一信号强度时，则判定轨道对特定频率有吸收作用，确定现场道床环境对应答器频率有一定的影响，产生一定的电磁信号的干扰；本发明还公开了一种系统，采用简易的方式，实现了对道床电磁环境对应答器工作频率影响的测试，弥补了现有技术在这方面测试的空白。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法流程图；

图2为本发明实施例公开的测试27.095MHz射频信号的发射天线和接收天线安装的示意图；

图3为本发明实施例公开的测试4.23MHz射频信号的发射天线和接收天线安装的示意图；

图4为本发明实施例公开的一种现场道床环境对应答器频率影响的测试系统结构示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下：

应答器：是安装在铁轨间的列车控制地面设备，基本原理是接收列车发送的频率为27.095MHz的射频能量，被激活后给列车发送频率为4.23MHz的报文信息，告知列车前方的线路和限速信息。

谐振点：是指天线的发射和接收能力最强的固有频率点，制作天线时通过调整电容与电感参数，可以使天线在某一个频率的发射或接收性能最好，这个频率点就是天线的谐振点。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1，为本发明实施例公开的一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法流程图。本发明实施例公开了一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法，该方法具体步骤包括：

步骤101：设置两组天线，每组天线各包括一个发射天线和一个接收天线，所述发射天线发射特定频率的射频信号；

本发明因为要测试轨道对两个频率的吸收，所以采用两组天线，每组天线各包括一个发射天线和一个接收天线，发射天线发射特定频率的射频信号，根据接收天线接收该信号的强度来判断当前环境对该频率电磁信号的干扰。若是在轨道上接收的信号强度比在没有轨道的空旷地方测试的小，则证明这段轨道对该频率有吸收作用。

具体的，上述两组天线的天线间距都是100mm，将发射天线使用50Ω同轴电缆连接到网络分析仪的PORT1，将接收天线使用50Ω同轴电缆连接到PORT2，使用网络分析仪，测量S21参数并进行分析。

所不同的是一组天线的发射天线置于上方，如图2所示，而另一组接收天线置于上方，如图3所示。这是因为分别模拟列车发射的27.095MHz射频信号和应答器发射的4.23MHz射频信号。应答器在道床上安装，而列车在应答器正上方运行，所以模拟列车发送给应答器接收的27.095MHz频率信号时，需要将发射天线置于接收天线上方，如图2所示；而模拟应答器发送给列车的4.23MHz频率信号时，需要将发射天线置于接收天线下方，如图3所示。这里所用的网络分析仪为手持的便携式仪表，以便于现场环境使用。

图2和图3为示意图，左侧的仪表为一台网络分析仪，将网络分析仪的PORT2连接到接收天线，PORT1连接到发射天线。发射天线和接收天线之间间隔100mm，天线间为空气间隙，或使用塑料垫块等非金属物隔开。

步骤102：检测在空旷环境下所述接收天线接收到的所述射频信号的第一信号强度；

步骤103：在道床环境下所述接收天线接收所述射频信号，并根据接收到的第二信号强度判断当前环境对所述频率的电磁信号是否吸收；

步骤104：当所述第二信号强度小于所述第一信号强度时，则判定轨道对所述特定频率有吸收作用。

上述步骤102之前包括：

步骤105：对所述分析仪进行校准，并将校准结果保存，供测试调用。

具体的，上述步骤102具体为：

步骤1021：在空旷环境下，调用所述校准结果，将所述发射天线和所述接收天线分别连接到分析仪的PORT1和PORT2；

步骤1022：将所述分析仪设定在S参数测量功能的位置，测试所述第一信号强度，并将所述第一信号强度保存。

具体的，上述步骤103具体为：

步骤1031：在道床环境下，调用所述校准结果，将所述发射天线和所述接收天线分别连接到分析仪的PORT1和PORT2；

步骤1032：将所述分析仪设定在S参数测量功能的位置，测试所述第二信号强度，并将所述第二信号强度保存；

步骤1033：判断所述第一信号强度和所述第二信号强度的大小，判定轨道对所述特定频率是否有吸收作用。

分别模拟列车发射的27.095MHz射频信号和应答器发射的4.23MHz射频信号进行测试，本发明的测试分为两个部分，分别为27.095MHz频率的测试和4.23MHz频率的测试。

一、27.095MHz频率的测试是模拟列车向应答器发射的射频信号。发射天线和接收天线的谐振频率都调谐至27.095MHz。

1、为了保证测试的精度，首先对网络分析仪进行校准。校准时可以将频率范围调整到可以覆盖4.23MHz和27.095MHz的频率范围，如频率范围设置为1MHz-30MHz。这样两个频率的校准可以一次完成。校准完成后将校准结果保存，以便于在下述测试前调用。

2、在空旷的环境下使用网络分析仪测试S21参数。

（1）在测试前调用第一步中的校准结果。

（2）将发射天线连接到PORT1，接收天线连接到PORT2。

（3）使用网络分析仪的S参数测量功能，测试S21参数，并保存数据。

（4）记录频率为27.095MHz时的S21参数数值。

3、在铁路道床的应答器安装位置测试S21参数。

（1）在测试前调用第一步中的校准结果。

（2）将发射天线连接到PORT1，接收天线连接到PORT2。

（4）记录频率为27.095MHz时的S21参数数值。

当在空旷的环境下记录的S21参数数值大于在铁路道床的应答器安装位置测试S21参数时，则说明现场电磁环境对应答器工作有影响，吸收了部分电磁信号。

二、4.23MHz频率的测试是模拟应答器发射的报文信号。发射天线和接收天线都调谐至4.23MHz。

1、为了保证测试的精度，首先对网络分析仪进行校准。如果在测试27.095MHz频率时校准的频率范围包括4.23MHz，可以直接载入该校准结果。

2、在空旷的环境下使用网络分析仪测试S21参数。

（1）在测试前调用第一步中的校准结果。

（2）将发射天线连接到PORT1，接收天线连接到PORT2。

（4）记录频率为3.96MHz和4.52MHz时的S21参数数值。

3、在铁路道床的应答器安装位置测试S21参数。

（1）在测试前调用第一步中的校准结果。

（2）将发射天线连接到PORT1，接收天线连接到PORT2。

（4）记录频率为3.96MHz和4.52MHz时的S2参数数值。

记录3.96与4.42MHz频率点的数据的原因是应答器发送报文数据，需要用到两个频率作为为数据0和1。上述天线调谐为谐振在4.23MHz，是这两个频率3.96MHz和4.52MHz的中心频率。这样天线就对两个频率点的谐振效果都很好。

通过判断上述两组数据的现场测试数据与对照数据的区别，来判断现场电磁环境对应答器工作的影响。

具体的，请参阅表格1中所示的数据：

在表格1的对照数据中，27.095MHz频率的S21参数为-5dB，现场数据小于该值，为-8dB，则可认为该安装位置的电磁环境对27.095MHz频率的能量有3dB的吸收。上述数据为实施例的举例，与实际测试数据有所出入。

由于现场本身复杂的电磁环境和不可预知的空间电磁波干扰，都会对测试结果产生影响，所以测试时应对同一地点在不同时间进行多次测量。并且，由于不可能将空间中存在的电磁波全部屏蔽，所测试的数据只能是定性分析的依据，不能作为定量的结果。

在上述本发明公开的实施例的基础上，请参阅附图4，为本发明实施例公开的一种现场道床环境对应答器频率影响的测试系统结构示意图。本发明实施例公开了一种现场道床环境对应答器频率影响的测试系统，该系统包括：设置在道床上的应答器401；与所述应答器401进行信号连接，发射和接收特定频率的射频信号的发射天线402和接收天线403；与所述发射天线402和所述接收天线403通过电缆连接，对所述接收天线上接收到的射频信号进行参数显示的分析仪404。

优选的，上述所述发射天线402通过50Ω同轴电缆连接到所述分析仪404的PORT1，所述接收天线403通过50Ω同轴电缆连接到所述分析仪404的PORT2。

优选的，所述分析仪404为网络分析仪或频谱分析仪，且所述分析仪为便携式仪表设备。该方法中的分析仪可以采用具有射频输出功能的频谱分析仪代替网络分析仪。频谱分析仪的射频输出端代替网络分析的PORT1端口发射，频谱仪的输入端代替PORT2端口。然后设定频谱分析仪的射频输出端扫频输出，直接读取接收到的所测频率的幅值，通过对比现场道床环境和空旷环境的幅值数据，得到测试结果。另外，也可以将网络分析仪的PORT1和PORT2的端口交换使用。S21参数为1端口发射，2端口接收，但是网络分析同时有测试S12参数的功能，即2端口发射，1端口接收。若是将天线连接的PORT端口交换，然后测S12参数，可以得到相同的效果。可以直接使用应答器印制板代替4.23MHz测试中的发射天线，给印制板加装电池，然后其正常工作就可以发射3.96MHz和4.52MHz信号，然后使用频谱分析仪接收信号分析即可。

综上所述：本发明公开了一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法，该方法包括：设置两组天线，每组天线各包括一个发射天线和一个接收天线，发射天线发射特定频率的射频信号；检测在空旷环境下接收天线接收到所述射频信号的第一信号强度；在道床环境下接收天线接收射频信号，并根据接收到的第二信号强度判断当前环境对频率的电磁信号是否吸收；当第二信号强度小于第一信号强度时，则判定轨道对特定频率有吸收作用，确定现场道床环境对应答器频率有一定的影响，产生一定的电磁信号的干扰；本发明还公开了一种系统，采用简易的方式，实现了对道床电磁环境对应答器工作频率影响的测试，弥补了现有技术在这方面测试的空白。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种现场道床环境对应答器频率影响的测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述检测在空旷环境下所述接收天线接收到的所述射频信号的第一信号强度步骤之前还包括：

对所述分析仪进行校准，并将校准结果保存，供测试调用。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述检测在空旷环境下所述接收天线接收到的所述射频信号的第一信号强度具体为：

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述在道床环境下所述接收天线接收所述射频信号，并根据接收到的第二信号强度判断当前环境对所述频率的电磁信号是否吸收具体为：

5.一种现场道床环境对应答器频率影响的测试系统，其特征在于，包括：

设置在道床上的应答器；

6.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述发射天线通过50Ω同轴电缆连接到所述分析仪的PORT1，所述接收天线通过50Ω同轴电缆连接到所述分析仪的PORT2。

7.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述分析仪为网络分析仪或频谱分析仪。

8.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述分析仪为便携式仪表设备。