便攜式應答器輸入輸出特性測試儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及鐵路通信信號領域列車運行控制系統的點式應答器傳輸系統，尤 其是一種便攜式應答器輸入輸出特性測試儀。
【背景技術】
[0002] 應用在我國高速客運專線的列車運行信號控制系統（CTCS-2和CTCS-3)都依賴著 地面應答器。地面應答器(簡稱應答器)是一種通過車地信息傳輸技術，在線路的關鍵位置， 將行車安全相關的關鍵線路數據(稱為報文)提供給車載控制裝置，W實現自動化的高速安 全運行控制的點式設備。
[0003] 應答器的工作原理是:地面的各種線路數據(如線路長度、坡度、彎道、公里標、換 相點等)均由應答器存儲；當列車駛入應答器的作用區域時，列車的車載BTM(應答器傳輸模 塊，Balise Transmission Module的簡稱)天線向地面福射27MHz的能量，應答器得到能量 后，立即將其存儲的線路數據W載頻4.23M的FSK調頻方式向列車傳送，由車載BTM天線接 收。列車接收到應答器的信息后，經過放大、解調、譯碼最后再由列車控制系統實現自動控 車。
[0004] 由于應答器已廣泛應用于各大鐵路干線及客運專線，如果應答器出現異常，輕則 影響行車效率，重則造成列車運行事故，因此對應答器的測試要求越來越高，對應答器測試 手段、測試過程的快捷性、方便性的需求也越來越急迫。對于應答器的現場測試，通常采用 應答器讀寫器(也稱報文讀寫器）向應答器寫入報文，然后通過讀取剛寫入的報文檢查報文 的正確性。但是報文讀寫器體積大，重量沉，攜帶不方便，且單價昂貴，而且僅能對應答器中 存儲的報文的正確性進行測試，而缺少對應答器I/O特性的檢測與判斷。一旦應答器本身發 生故障或應答器傳輸過程中發生錯誤，依然會影響到行車效率和行車安全。
[0005] 應答器的輸入輸出特性(簡稱I/O特性)是應答器的一個非常重要的參數，用W衡 量應答器在接收到一定的磁通量時的輸出特性。例如，若應答器很敏感，即應答器接收到的 磁通量較低，卻輸出較高的電流或電壓，高于串擾上限曲線(參見圖3b)，則該應答器有可能 會在列車經過其旁邊設置的其它應答器時，將自身報文信號發送給列車，從而有可能導致 對列車應接收信號的串擾;相反，若應答器接收到的磁通量很大，但輸出較低的電流或電 壓，低于串擾下限曲線（參見圖3b)，則該應答器在列車經過其上方時，輸出的報文信號很 弱，無法被列車的車載設備接收，會造成應答器"丟點"。運兩種情況在高安全要求的鐵路領 域都是不允許的。因此應答器的輸入輸出特性的測試非常重要。而目前僅在實驗室的大型 應答器測試儀上能測試該參數，不能滿足現場測量應答器輸入輸出特性的要求。 【實用新型內容】
[0006] 為了解決上述對應答器輸入輸出特性的現場測試問題，本實用新型提供了一種便 攜式應答器輸入輸出特性測試儀，能夠在應答器發生故障的現場對應答器的輸入輸出特性 進行測量。
[0007] -種便攜式應答器輸入輸出特性測試儀，包括主機板，射頻板，電源模塊，顯示模 塊;所述主機板包括處理單元，存儲單元，AD采樣單元;所述射頻板包括增益控制單元，功放 單元，能量發射天線，整流濾波單元，上行鏈路接收天線;所述便攜式應答器輸入輸出特性 測試儀具有測試模式和校準模式;在測試模式下，
[0008] 所述處理單元分別與存儲單元、AD采樣單元、顯示模塊、增益控制單元連接，
[0009] 所述處理單元，用W向增益控制單元發送檔位控制命令;并分別讀取AD采樣單元 的測量電壓和存儲單元中在校準模式下存儲的、與所述檔位控制命令對應的校準電壓進行 計算比較;將測量電壓和比較結果發送給顯示模塊；
[0010] 增益控制單元根據處理單元的檔位控制命令，控制功放單元通過能量發射天線發 出與檔位控制命令對應的標準發射磁通量，使得被測應答器接收到標準接收磁通量；
[0011] 功放單元用W通過能量發射天線向被測應答器輸出具有對應于所述檔位控制命 令的標準發射磁通量的標準激勵信號；
[0012] 能量發射天線，用W通過電磁禪合方式通過空氣接口向被測應答器發射所述標準 發射磁通量的標準激勵信號；
[0013] 上行鏈路接收天線，用W通過電磁禪合方式接收被測應答器通過空氣接口傳輸的 上行鏈路信號；
[0014] 整流濾波單元用W將上行鏈路接收天線接收到的上行鏈路信號進行整流、濾波；
[0015] AD采樣單元對整流濾波處理后的上行鏈路信號進行模數轉換，得到測量電壓。
[0016] 進一步地，所述校準模式包括能量發射天線校準階段和上行鏈路接收天線校準階 段；
[0017] 在校準模式下，
[0018] 所述處理單元，在能量發射天線校準階段，向增益控制單元發送檔位控制命令；
[0019] 所述處理單元，在上行鏈路接收天線校準階段，采集AD采樣單元的校準電壓，并將 其與相應的標準接收磁通量的對應關系存儲到存儲單元；
[0020] 所述增益控制單元，在能量發射天線校準階段，根據處理單元發出的檔位控制命 令，調整功放單元的輸出大小，直至能量發射天線發出的試探磁通量與外部校準設備感應 到的標準接收磁通量相同，固化此時增益控制單元的調整值，并將固化的調整值與所述檔 位控制命令對應；
[0021 ]功放單元，在能量發射天線校準階段，通過能量發射天線向外部校準設備發出試 探磁通量;根據所述增益控制單元的調整，改變發出的試探磁通量的大小；
[0022] 能量發射天線，在能量發射天線校準階段，用W通過電磁禪合方式通過空氣接口 向外部校準設備發射具有不同試探磁通量的激勵信號；
[0023] 上行鏈路接收天線，在上行鏈路接收天線校準階段，用W通過電磁禪合方式接收 外部校準設備通過空氣接口傳輸的標準上行鏈路信號；
[0024] 整流濾波單元，在上行鏈路接收天線校準階段，用W將上行鏈路接收天線接收到 的標準上行鏈路信號進行整流、濾波；
[0025] AD采樣單元對整流濾波處理后的標準上行鏈路信號進行模數轉換，得到校準電 壓D
[0026] 進一步地，所述標準接收磁通量為3個，分別是第一標準接收磁通量Odl、第二標 準接收磁通量Φ d2、第Ξ標準接收磁通量Φ d3，其中第一標準接收磁通量Φ dl是被測應答 器的啟動磁通量，表示在該第一標準接收磁通量Φ dl的激勵下，應答器必須啟動；
[0027]所述校準電壓為3個，分別是Eulc、Eu2c、Eu3c;Eulc是外部校準設備或被測應答器 感應到第一標準接收磁通量Odi時，表征上行鏈路場強的上行鏈路整流電壓的最小允許 值;Eu2c是表征上行鏈路場強的上行鏈路整流電壓在串擾下限曲線上的最大值;Eu3c是表 征上行鏈路場強的上行鏈路整流電壓在串擾上限曲線上的最大值；
[002引所述測量電壓為3個，分別是Eul、化2、Eu3;化1為被測應答器感應到第一標準接收 磁通量Odl時，對被測應答器此時發送的上行鏈路信息進行整流、濾波、AD轉換后，由處理 單元采集到的測量電壓;Eu2為被測應答器感應到第二標準接收磁通量Φ(12時，對被測應答 器發送的上行鏈路信息進行整流、濾波、AD轉換后，由處理單元采集到的測量電壓;Eu3為被 測應答器感應到第Ξ標準接收磁通量0d3時，對被測應答器發送的上行鏈路信息進行整 流、濾波、AD轉換后，由處理單元采集到的測量電壓;現慢電壓Eul、Eu2、Eu3同時滿足^下； 式，則認為被測應答器的輸入輸出特性符合要求：
[00巧]化lc<Eul<化u3c今巫d3)X 巫dl;
[0030] 化2c<Eu2<Eu3c;
[0031] [化u2c-Eulc)今（巫d2-巫dl)]X(巫d3-巫dl)+化lc<Eu3<Eu3c。
[0032] 進一步地，所述的標準激勵信號和激勵信號是27.095MHz的連續正弦波的射頻;所 述的標準上行鏈路信號和上行鏈路信號是4.23MHz的FSK調制信號。
[0033] 進一步地，所述的便攜式應答器輸入輸出特性測試儀與被測應答器之間的間距為 5至30mm。
[0034] 進一步地，所述能量發射天線的面積為8mm X 8mm至20mm X 20mm;所述上行鏈路接 收天線的面積為2mm X 2mm至8mm X 8mm。
[0035] 本實用新型的有益效果:本實用新型的便攜式應答器輸入輸出特性測試儀，重量 輕、便于攜帶，因此可W對故障應答器或需要檢修的應答器進行現場檢測，能夠得到使用環 境因素影響下的第一手資料，從而減少了因環境改變導致的應答器拆卸回工廠或實驗室時 應答器故障無法復現的情況。
【附圖說明】
[0036] 下面結合附圖及實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明：
[0037] 圖la是本實用新型一個實施例的便攜式應答器輸入輸出特性測試儀在能量發射 天線校準階段的結構示意圖。
[0038] 圖lb是本實用新型一個實施例的便攜式應答器輸入輸出特性測試儀在上行鏈路 接收天線校準階段的結構示意圖。
[0039] 圖2是本實用新型一個實施例的便攜式應答器輸入輸出特性測試儀在測試模式下 的結構示意圖。
[0040] 圖3a是標準環路電流表征上行鏈路場強的應答器輸入輸出特性曲線示意圖。
[0041] 圖3b是本實用新型一個實施例的上行鏈路整流電壓表征上行鏈路場強的應答器 輸入輸出特性曲線示意圖。