便携式应答器输入输出特性测试仪及测试方法技术

本发明专利技术公开了一种便携式应答器输入输出特性测试仪，包括主机板，射频板，电源模块，显示模块；所述主机板包括处理单元，存储单元，AD采样单元；所述射频板包括增益控制单元，功放单元，能量发射天线，整流滤波单元，上行链路接收天线；所述便携式应答器输入输出特性测试仪具有测试模式和校准模式。本发明专利技术的便携式应答器输入输出特性测试仪，重量轻、便于携带，因此可以对故障应答器或需要检修的应答器进行现场检测，能够得到使用环境因素影响下的第一手资料，从而减少了因环境改变导致的应答器拆卸回工厂或实验室时应答器故障无法复现的情况。本发明专利技术还公开了用于上述便携式应答器输入输出特性测试仪的测试方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路通信信号领域列车运行控制系统的点式应答器传输系统，尤其是一种便携式应答器输入输出特性测试仪及测试方法。
技术介绍
应用在我国高速客运专线的列车运行信号控制系统(CTCS-2和CTCS-3)都依赖着地面应答器。地面应答器(简称应答器)是一种通过车地信息传输技术，在线路的关键位置，将行车安全相关的关键线路数据(称为报文)提供给车载控制装置，以实现自动化的高速安全运行控制的点式设备。应答器的工作原理是：地面的各种线路数据(如线路长度、坡度、弯道、公里标、换相点等)均由应答器存储；当列车驶入应答器的作用区域时，列车的车载BTM(应答器传输模块，BaliseTransmissionModule的简称)天线向地面辐射27MHz的能量，应答器得到能量后，立即将其存储的线路数据以载频4.23M的FSK调频方式向列车传送，由车载BTM天线接收。列车接收到应答器的信息后，经过放大、解调、译码最后再由列车控制系统实现自动控车。由于应答器已广泛应用于各大铁路干线及客运专线，如果应答器出现异常，轻则影响行车效率，重则造成列车运行事故，因此对应答器的测试要求越来越高，对应答器测试手段、测试过程的快捷性、方便性的需求也越来越急迫。对于应答器的现场测试，通常采用应答器读写器(也称报文读写器)向应答器写入报文，然后通过读取刚写入的报文检查报文的正确性。但是报文读写器体积大，重量沉，携带不方便，且单价昂贵，而且仅能对应答器中存储的报文的正确性进行测试，而缺少对应答器I/O特性的检测与判断。一旦应答器本身发生故障或应答器传输过程中发生错误，依然会影响到行车效率和行车安全。应答器的输入输出特性(简称I/O特性)是应答器的一个非常重要的参数，用以衡量应答器在接收到一定的磁通量时的输出特性。例如，若应答器很敏感，即应答器接收到的磁通量较低，却输出较高的电流或电压，高于串扰上限曲线(参见图3b)，则该应答器有可能会在列车经过其旁边设置的其它应答器时，将自身报文信号发送给列车，从而有可能导致对列车应接收信号的串扰；相反，若应答器接收到的磁通量很大，但输出较低的电流或电压，低于串扰下限曲线(参见图3b)，则该应答器在列车经过其上方时，输出的报文信号很弱，无法被列车的车载设备接收，会造成应答器“丢点”。这两种情况在高安全要求的铁路领域都是不允许的。因此应答器的输入输出特性的测试非常重要。而目前仅在实验室的大型应答器测试仪上能测试该参数，不能满足现场测量应答器输入输出特性的要求。
技术实现思路
为了解决上述对应答器输入输出特性的现场测试问题，本专利技术提供了一种便携式应答器输入输出特性测试仪，能够在应答器发生故障的现场对应答器的输入输出特性进行测量，本专利技术还提供了一种用于便携式应答器输入输出特性测试仪的测试方法。一种便携式应答器输入输出特性测试仪，包括主机板，射频板，电源模块，显示模块；所述主机板包括处理单元，存储单元，AD采样单元；所述射频板包括增益控制单元，功放单元，能量发射天线，整流滤波单元，上行链路接收天线；所述便携式应答器输入输出特性测试仪具有测试模式和校准模式；在测试模式下，所述处理单元分别与存储单元、AD采样单元、显示模块、增益控制单元连接，所述处理单元，用以向增益控制单元发送档位控制命令；并分别读取AD采样单元的测量电压和存储单元中在校准模式下存储的、与所述档位控制命令对应的校准电压进行计算比较；将测量电压和比较结果发送给显示模块；增益控制单元根据处理单元的档位控制命令，控制功放单元通过能量发射天线发出与档位控制命令对应的标准发射磁通量，使得被测应答器接收到标准接收磁通量；功放单元用以通过能量发射天线向被测应答器输出具有对应于所述档位控制命令的标准发射磁通量的标准激励信号；能量发射天线，用以通过电磁耦合方式通过空气接口向被测应答器发射所述标准发射磁通量的标准激励信号；上行链路接收天线，用以通过电磁耦合方式接收被测应答器通过空气接口传输的上行链路信号；整流滤波单元用以将上行链路接收天线接收到的上行链路信号进行整流、滤波；AD采样单元对整流滤波处理后的上行链路信号进行模数转换，得到测量电压。进一步地，所述校准模式包括能量发射天线校准阶段和上行链路接收天线校准阶段；在校准模式下，所述处理单元，在能量发射天线校准阶段，向增益控制单元发送档位控制命令；所述处理单元，在上行链路接收天线校准阶段，采集AD采样单元的校准电压，并将其与相应的标准接收磁通量的对应关系存储到存储单元；所述增益控制单元，在能量发射天线校准阶段，根据处理单元发出的档位控制命令，调整功放单元的输出大小，直至能量发射天线发出的试探磁通量与外部校准设备感应到的标准接收磁通量相同，固化此时增益控制单元的调整值，并将固化的调整值与所述档位控制命令对应；功放单元，在能量发射天线校准阶段，通过能量发射天线向外部校准设备发出试探磁通量；根据所述增益控制单元的调整，改变发出的试探磁通量的大小；能量发射天线，在能量发射天线校准阶段，用以通过电磁耦合方式通过空气接口向外部校准设备发射具有不同试探磁通量的激励信号；上行链路接收天线，在上行链路接收天线校准阶段，用以通过电磁耦合方式接收外部校准设备通过空气接口传输的标准上行链路信号；整流滤波单元，在上行链路接收天线校准阶段，用以将上行链路接收天线接收到的标准上行链路信号进行整流、滤波；AD采样单元对整流滤波处理后的标准上行链路信号进行模数转换，得到校准电压。进一步地，所述标准接收磁通量为3个，分别是第一标准接收磁通量Φd1、第二标准接收磁通量Φd2、第三标准接收磁通量Φd3，其中第一标准接收磁通量Φd1是被测应答器的启动磁通量，表示在该第一标准接收磁通量Φd1的激励下，应答器必须启动；所述校准电压为3个，分别是Eu1c、Eu2c、Eu3c；Eu1c是外部校准设备或被测应答器感应到第一标准接收磁通量Φd1时，表征上行链路场强的上行链路整流电压的最小允许值；Eu2c是表征上行链路场强的上行链路整流电压在串扰下限曲线上的最大值；Eu3c是表征上行链路场强的上行链路整流电压在串扰上限曲线上的最大值；所述测量电压为3个，分别是Eu1、Eu2、Eu3；Eu1为被测应答器感应到第一标准接收磁通量Φd1时，对被测应答器此时发送的上行链路信息进行整流、滤波、AD转换后，由处理单元采集到的测量电压；Eu2为被测应答器感应到第二标准接收磁通量Φd2时，对被测应答器发送的上行链路信息进行整流、滤波、AD转换后，由处理单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式应答器输入输出特性测试仪，包括主机板，射频板，电源模块，显示模块；所述主机板包括处理单元，存储单元，AD采样单元；所述射频板包括增益控制单元，功放单元，能量发射天线，整流滤波单元，上行链路接收天线；所述便携式应答器输入输出特性测试仪具有测试模式和校准模式；在测试模式下，所述处理单元分别与存储单元、AD采样单元、显示模块、增益控制单元连接，所述处理单元，用以向增益控制单元发送档位控制命令；并分别读取AD采样单元的测量电压和存储单元中在校准模式下存储的、与所述档位控制命令对应的校准电压进行计算比较；将测量电压和比较结果发送给显示模块；增益控制单元根据处理单元的档位控制命令，控制功放单元通过能量发射天线发出与档位控制命令对应的标准发射磁通量，使得被测应答器接收到标准接收磁通量；功放单元用以通过能量发射天线向被测应答器输出具有对应于所述档位控制命令的标准发射磁通量的标准激励信号；能量发射天线，用以通过电磁耦合方式通过空气接口向被测应答器发射所述标准发射磁通量的标准激励信号；上行链路接收天线，用以通过电磁耦合方式接收被测应答器通过空气接口传输的上行链路信号；整流滤波单元用以将上行链路接收天线接收到的上行链路信号进行整流、滤波；AD采样单元对整流滤波处理后的上行链路信号进行模数转换，得到测量电压。...

【技术特征摘要】
1.一种便携式应答器输入输出特性测试仪，包括主机板，射频板，电源模块，显示模
块；所述主机板包括处理单元，存储单元，AD采样单元；所述射频板包括增益控制单元，
功放单元，能量发射天线，整流滤波单元，上行链路接收天线；所述便携式应答器输入输
出特性测试仪具有测试模式和校准模式；在测试模式下，
所述处理单元分别与存储单元、AD采样单元、显示模块、增益控制单元连接，
所述处理单元，用以向增益控制单元发送档位控制命令；并分别读取AD采样单元的
测量电压和存储单元中在校准模式下存储的、与所述档位控制命令对应的校准电压进行计
算比较；将测量电压和比较结果发送给显示模块；
增益控制单元根据处理单元的档位控制命令，控制功放单元通过能量发射天线发出与
档位控制命令对应的标准发射磁通量，使得被测应答器接收到标准接收磁通量；
功放单元用以通过能量发射天线向被测应答器输出具有对应于所述档位控制命令的标
准发射磁通量的标准激励信号；
能量发射天线，用以通过电磁耦合方式通过空气接口向被测应答器发射所述标准发射
磁通量的标准激励信号；
上行链路接收天线，用以通过电磁耦合方式接收被测应答器通过空气接口传输的上行
链路信号；
整流滤波单元用以将上行链路接收天线接收到的上行链路信号进行整流、滤波；
AD采样单元对整流滤波处理后的上行链路信号进行模数转换，得到测量电压。
2.根据权利要求1所述的便携式应答器输入输出特性测试仪，其特征在于，所述校准
模式包括能量发射天线校准阶段和上行链路接收天线校准阶段；
在校准模式下，
所述处理单元，在能量发射天线校准阶段，向增益控制单元发送档位控制命令；
所述处理单元，在上行链路接收天线校准阶段，采集AD采样单元的校准电压，并将
其与相应的标准接收磁通量的对应关系存储到存储单元；
所述增益控制单元，在能量发射天线校准阶段，根据处理单元发出的档位控制命令，
调整功放单元的输出大小，直至能量发射天线发出的试探磁通量与外部校准设备感应到的
标准接收磁通量相同，固化此时增益控制单元的调整值，并将固化的调整值与所述档位控
制命令对应；
功放单元，在能量发射天线校准阶段，通过能量发射天线向外部校准设备发出试探磁

\t通量；根据所述增益控制单元的调整，改变发出的试探磁通量的大小；
能量发射天线，在能量发射天线校准阶段，用以通过电磁耦合方式通过空气接口向外
部校准设备发射具有不同试探磁通量的激励信号；
上行链路接收天线，在上行链路接收天线校准阶段，用以通过电磁耦合方式接收外部
校准设备通过空气接口传输的标准上行链路信号；
整流滤波单元，在上行链路接收天线校准阶段，用以将上行链路接收天线接收到的标
准上行链路信号进行整流、滤波；
AD采样单元对整流滤波处理后的标准上行链路信号进行模数转换，得到校准电压。
3.根据权利要求2所述的便携式应答器输入输出特性测试仪，其特征在于，
所述标准接收磁通量为3个，分别是第一标准接收磁通量Φd1、第二标准接收磁通量
Φd2、第三标准接收磁通量Φd3，其中第一标准接收磁通量Φd1是被测应答器的启动磁通
量，表示在该第一标准接收磁通量Φd1的激励下，应答器必须启动；
所述校准电压为3个，分别是Eu1c、Eu2c、Eu3c；Eu1c是外部校准设备或被测应答
器感应到第一标准接收磁通量Φd1时，表征上行链路场强的上行链路整流电压的最小允许
值；Eu2c是表征上行链路场强的上行链路整流电压在串扰下限曲线上的最大值；Eu3c是
表征上行链路场强的上行链路整流电压在串扰上限曲线上的最大值；
所述测量电压为3个，分别是Eu1、Eu2、Eu3；Eu1为被测应答器感应到第一标准接
收磁通量Φd1时，对被测应答器此时发送的上行链路信息进行整流、滤波、AD转换后，
由处理单元采集到的测量电压；Eu2为被测应答器感应到第二标准接收磁通量Φd2时，对
被测应答器发送的上行链路信息进行整流、滤波、AD转换后，由处理单元采集到的测量电
压；Eu3为被测应答器感应到第三标准接收磁通量Φd3时，对被测应答器发送的上行链路
信息进行整流、滤波、AD转换后，由处理单元采集到的测量电压；测量电压Eu1、Eu2、
Eu3同时满足以下三式，则认为被测应答器的输入输出特性符合要求：
Eu1c<Eu1<(Eu3c÷Φd3)×Φd1；
Eu2c<Eu2<Eu3c；
[(Eu2c-Eu1c)÷(Φd2-Φd1)]×(Φd3-Φd1)+Eu1c<Eu3<Eu3c。
4.根据权利要求2或3所述的便携式应答器输入输出特性测试仪，其特征在于，
所述的标准激励信号和激励信号是27.095MHz的连续正弦波的射频；所述的标准上行
链路信号和上行链路信号是4.23MHz的FSK调制信号。
5.根据权利要求1至4之一所述的便携...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永和，吕彦斌，许宏光，刘洋，刘星宇，赵明，王飞月，
申请(专利权)人：北京交大思诺科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11