CN112104584A - 一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，包括FPGA，所述FPGA输出的数字信号端与数模转换模块的信号输入端连接；数模转换模块的信号输出端连接在混频器的一信号接收端，混频器的另一信号接收端与本振发生器的信号输出端连接；所述混频器的信号输出端与滤波器的信号接收端连接，滤波器的信号输出端连接在功放模块上，功放模块的将放大后的信号输送至数字衰减器上，并由数字衰减器控制输出信号大小。本发明能够实现调频连续波调制，提高发射的平均功率，有效降低峰值功率，既不会对其他设备带来影响，又可以完成精确测距，解决了现有列车用二次雷达辅助防护系统探测距离近的问题。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通信号调制技术领域，具体为一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置。
背景技术
轨道交通用辅助防护系统由两套相同的产品组成，该产品同时具有询问机和应答机功能，分别放在列车的前后两端。车头产品作为询问机发射问询信号，车尾产品作为应答机，接收问询信号后，发出应答信号。询问机通过发射信号和接收信号的时间差得到两车之间的间隔距离。
目前询问机和应答机之间信号传递，调制方式多为脉冲调制方式，或者伪码调制方式。其中脉冲调制方式由于发射平均功率低，传输距离较近，无法适用于远距离场景，伪码调制方式在列车高速运动下，引入较大的多普勒频移，解调时算法复杂。
采用二次雷达进行高铁中远距离防护时，为了达到长距离量程，需要发送功率较大，单纯采用提高发射功率的方式会对其他设备带来干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，采用调频连续波调制装置，提高发射的平均功率，有效降低峰值功率，既不会对其他设备带来影响，又可以完成精确测距，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，包括FPGA、数模转换模块、本振发生器、混频器、滤波器、功放模块和数字衰减器；所述FPGA输出的数字信号端与数模转换模块的信号输入端连接；数模转换模块的信号输出端连接在混频器的一信号接收端，混频器的另一信号接收端与本振发生器的信号输出端连接；所述混频器的信号输出端与滤波器的信号接收端连接，滤波器的信号输出端连接在功放模块上，功放模块的将放大后的信号输送至数字衰减器上，并由数字衰减器控制输出信号大小。
更进一步地，所述FPGA为大规模可编程逻辑器件，其内部包括可配置逻辑模块、输入输出模块和内部连线三个部分。
更进一步地，所述数模转换模块采用型号为8位的D/A转换集成芯片DAC0832。
更进一步地，所述本振发生器为基于ADF4360-3设计的本振信号发生器，并通过FPGA编程控制产生射频信号。
更进一步地，所述混频器由非线性元件和选频回路构成，其型号选用atlantecRF混频器AM10310。
更进一步地，所述滤波器由电容、电感和电阻组成的滤波电路，其型号为TCM2016-E01。
更进一步地，所述功放模块型号选用功放IC为LM3886。
更进一步地，所述数字衰减器型号选用霍尼韦尔HRF-AT4511的一个5位数字衰减器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，通过设置的FPGA、数模转换模块、本振发生器、混频器、滤波器、功放模块和数字衰减器，实现调频连续波调制，提高发射的平均功率，有效降低峰值功率，既不会对其他设备带来影响，又可以完成精确测距，解决了现有列车用二次雷达辅助防护系统探测距离近的问题。
附图说明
图1为本发明的模块连接图；
图2为本发明的数模转换模块电路原理图；
图3为本发明的调制装置对信号进行调制波形图；
图4为本发明的接收信号对调制信号进行解调图；
图5为本发明的车辆相对速度为0km/h时的脉压结果。
图6为本发明的车辆相对速度为350km/h时的脉压结果。
图7为本发明的车辆相对速度为7000km/h时的脉压结果。
图中：1、FPGA；2、数模转换模块；3、本振发生器；4、混频器；5、滤波器；6、功放模块；7、数字衰减器。
具体实施方式
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。
请参阅图1，本发明实施例中：一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，包括FPGA1、数模转换模块2、本振发生器3、混频器4、滤波器5、功放模块6和数字衰减器7；FPGA1输出的数字信号端与数模转换模块2的信号输入端连接；数模转换模块2的信号输出端连接在混频器4的一信号接收端，混频器4的另一信号接收端与本振发生器3的信号输出端连接；所述混频器4的信号输出端与滤波器5的信号接收端连接，滤波器5的信号输出端连接在功放模块6上，功放模块6的将放大后的信号输送至数字衰减器7上，并由数字衰减器7控制输出信号大小。
在上述实施例中，FPGA1为大规模可编程逻辑器件，其内部包括可配置逻辑模块、输入输出模块和内部连线三个部分，通过FPGA1可完成对相应的软件进行调制，产生调制信号。
请参阅图2，在上述实施例中，数模转换模块2采用型号为8位的D/A转换集成芯片DAC0832，图中，D0-D7:数字信号输入端；ILE:输入寄存器允许，高电平有效；CS:片选信号，低电平有效；WR1:写信号1,低电平有效；XFER:传送控制信号，低电平有效；WR2:写信号2,低电平有效；I0UT1、I0UT2:DAC电流输出端；Rfb:是集成在片内的外接运放的反馈电阻；Vref:基准电压(-10-10V)；Vcc:是源电压(+5-+15V)；AGND:模拟地；NGND:数字地，可与AGND接在一起使用；DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。
在上述实施例中，本振发生器3为基于ADF4360-3设计的本振信号发生器，并通过FPGA1编程控制产生射频信号。
在上述实施例中，混频器4由非线性元件和选频回路构成，其型号选用atlantecRF混频器AM10310。
在上述实施例中，滤波器5由电容、电感和电阻组成的滤波电路，其型号为TCM2016-E01。
在上述实施例中，功放模块6型号选用功放IC为LM3886。
在上述实施例中，数字衰减器7型号选用霍尼韦尔HRF-AT4511的一个5位数字衰减器。
工作原理：本发明提供的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，通过使用FPGA1便于根据目标距离配置信号的特性，其包括信号频率、脉冲宽度、信号带宽等，在FPGA1输出为数字信号后，经过数模转换模块2后，将信号转化为模拟信号，同时，本振发生器3通过FPGA1控制产生射频信号，与数模转换模块2输出的模拟信号在混频器4内进行混频，得到上变频后的信号，上变频后的信号输入至滤波器5，经过滤波器5去除本振和镜像频率，经过功放模块6对信号进行放大，再输送至数字衰减器7中，经过数字衰减器7控制输出信号大小。
为了进一步更好的解释说明本发明，还提供如下具体的信号调制过程：
请参阅图3，本发明调制装置对信号进行调制，当发送数字信号为0时，为20us宽度的单频载波，当发送数字信号为1时，为20us宽度的线性调频。
如图4所示，接收信号对调制信号进行解调，采用匹配滤波的方式进行解调，匹配系数为发送的线性调频信号的匹配系数；蓝色解调后数据，可以看到对应单频载波无峰值，对应线性调频有峰值，在红色位置时刻检测，如果有峰值过门限，则认为收到1，如果没有，则认为是0。
其中，采用线性调频信号，对多普勒影响可以忽略。
基于中频信号带宽20MHz，射频信号波长0.125m，车辆相对速度最大如果为350km/h，那么多普勒频率就是1.6kHz，频率相对偏差就是1.6kHz/20MHz＝0.008％；车辆相对速度最大如果为700km/h，那么频率相对偏差就是0.016％；对于线性调频信号来说，一般频率相对偏差达到5％左右，才会对脉压信号产生比较明显的影响，这里最大0.016％的频率偏差对脉压结果基本没有影响，为了进一步更好的解释说明，参阅下面几幅图给出具体脉压结果对比：
请参阅图5，车辆相对速度为0km/h时的脉压结果。
请参阅图6，车辆相对速度为350km/h时的脉压结果。
请参阅图7，车辆相对速度为7000km/h时的脉压结果。
综上所述：本发明提供的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，通过设置的FPGA1、数模转换模块2、本振发生器3、混频器4、滤波器5、功放模块6和数字衰减器7，实现调频连续波调制，提高发射的平均功率，有效降低峰值功率，既不会对其他设备带来影响，又可以完成精确测距，解决了现有列车用二次雷达辅助防护系统探测距离近的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于，包括FPGA(1)、数模转换模块(2)、本振发生器(3)、混频器(4)、滤波器(5)、功放模块(6)和数字衰减器(7)；所述FPGA(1)输出的数字信号端与数模转换模块(2)的信号输入端连接；数模转换模块(2)的信号输出端连接在混频器(4)的一信号接收端，混频器(4)的另一信号接收端与本振发生器(3)的信号输出端连接；所述混频器(4)的信号输出端与滤波器(5)的信号接收端连接，滤波器(5)的信号输出端连接在功放模块(6)上，功放模块(6)的将放大后的信号输送至数字衰减器(7)上，并由数字衰减器(7)控制输出信号大小。
2.如权利要求1所述的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于：所述FPGA(1)为大规模可编程逻辑器件，其内部包括可配置逻辑模块、输入输出模块和内部连线三个部分。
3.如权利要求1所述的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于：所述数模转换模块(2)采用型号为8位的D/A转换集成芯片DAC0832。
4.如权利要求1所述的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于：所述本振发生器(3)为基于ADF4360-3设计的本振信号发生器，并通过FPGA(1)编程控制产生射频信号。
5.如权利要求1所述的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于，所述混频器(4)由非线性元件和选频回路构成，其型号选用atlantecRF混频器AM10310。
6.如权利要求1所述的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于，所述滤波器(5)由电容、电感和电阻组成的滤波电路，其型号为TCM2016-E01。
7.如权利要求1所述的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于，所述功放模块(6)型号选用功放IC为LM3886。
8.如权利要求1所述的一种用于高铁中远距离辅助防护的信号调制装置，其特征在于，所述数字衰减器(7)型号选用霍尼韦尔HRF-AT4511的一个5位数字衰减器。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN204652586U (zh) * | 2015-06-15 | 2015-09-16 | 广西广播电视技术中心 | 一种国标地面数字电视再生调制器 |
| CN204883261U (zh) * | 2015-07-30 | 2015-12-16 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 多载波干扰信号发生器 |
| CN109120285A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-01 | 深圳天之励诚科技有限公司 | 一种Tetra终端功放线性化的解决方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104635576A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-05-20 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 发射脉冲上下沿控制系统 |
| CN204652586U (zh) * | 2015-06-15 | 2015-09-16 | 广西广播电视技术中心 | 一种国标地面数字电视再生调制器 |
| CN204883261U (zh) * | 2015-07-30 | 2015-12-16 | 成都九洲迪飞科技有限责任公司 | 多载波干扰信号发生器 |
| CN109120285A (zh) * | 2018-09-13 | 2019-01-01 | 深圳天之励诚科技有限公司 | 一种Tetra终端功放线性化的解决方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 二系教研室主编: "《现代微波与天线测量技术》", 中国人民解放军工程技术学院印刷厂印装, pages: 175 * |
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