一種地面電子單元測試系統的設計

常宏銘 王晨先

（1、遼寧省公安廳警務指揮部，遼寧 沈陽110031 2、遼寧省鞍山市公安局立山分局，遼寧 鞍山114000）

地面電子單元（以下簡稱LEU）從列控中心或者聯鎖設備得到信息，這些信息被編輯成報文信號，通過C 接口傳輸給有源應答器，有源應答器通過還原C 接口信息，轉化為FSK 無線信號發送給車載設備。所以C 接口信號參數將影響有源應答器對信息的還原，無論是在生產中還是應用上，C 接口的參數測試都是非常必要的。在傳統測試中，人眼直接讀取示波器不但效率低下，而且存在較大的誤差，同時需要在LEU 設備上配置單獨輸出C1 信號和C6 信號，在現場應用中很難滿足這種測試條件。本文利用測試負載等設備進行分離C1 信號，在LabVIEW平臺對波形數據進行二次數字濾波，得到兩種信號進行計算，最終得出信號的參數。

圖1 LEU 設備工作原理圖

1 LEU 設備C 接口信號的參數

LEU 輸出到有源應答器的信號為C1 信號和C6 信號的疊加，其中C1 接口傳輸報文信息，編碼方式為DBPL，C6 信號為正弦波，為有源應答器部分電路工作提供能量。表1 為《TBT 3544-2018 應答器傳輸系統測試規范》規定的LEU 設備工作的電氣參數范圍。

圖2 LEU 輸出波形

表1 C 接口信號電氣特性

2 測試系統的設計

LEU 測試系統如圖3 所示。系統的設計思路為：LEU 輸出端接測試負載，保證設備能夠正常工作，由于LEU 的輸出線為平衡雙絞線，為減小誤差，故使用差分探頭接在測試負載的兩端，示波器的采集速率設置為100MSa/s，記錄點數1M，記錄時長10ms，為測試更精確，使測試波形占據示波器屏幕3/4 以上。采集到數據后通過USB 通信接口傳輸給上位機，由上位機進行分析和處理。

圖3 測試系統架構

3 硬件設計

由于C1 接口和C6 接口測試分別要求為120Ω 和170Ω 的阻性負載，所以需要制作一種測試負載在C1 信號頻段為120Ω，在C6 信號頻段為170Ω，設計方案見圖4。

圖4 LEU 測試負載示意圖

在170Ω 的電阻上通過C6 信號的陷波器并聯一個408Ω的電阻，由于C6 信號陷波器對C6 信號是高阻狀態,視為開路，對C1 信號是直連狀態，所以，整個負載在C6 信號頻段為170Ω，在C1 信號頻段阻抗為：

所以該負載在C6 信號8.82kHz 頻率下阻抗應為170Ω；在C1 頻率下阻抗應為120Ω。測試時，差分探頭接在1 端，可以測試到C1 和C6 疊加的波形，示波器垂直幅度設置為5V/div；差分探頭在2 端可以單獨測到C1 信號，示波器垂直幅度設置為2.5V/div；。

4 數據計算

利用LabVIEW 平臺信號處理中的濾波器模塊，將1 端口采集到的波形文件，通過低通濾波器，得到C6 能量信號，將2 端口采集到的波形，通過高通濾波器，得到C1 數據信號，令每個點坐標為（t，A），測試的流程見圖5。

圖5 數據處理流程圖

圖6 C1 信號波形過零點及峰值圖

4.1 頻率測試

由于示波器的采樣率設置為100MSa/s，記錄時長10ms，故相鄰兩個采樣點的間隔為10ns，同時數據位數大于1500 位。圖6 中，通過計算相鄰兩點的幅度乘積公式（2）找到過零點，采用線性插值的方式，得到幅度近似于0 的時間坐標，計算兩個相鄰的時間坐標差值，就可以得出當前波形的頻率。由于C1 信號DBPL 編碼方式遇到碼元“0”翻轉，可將此波形視為2 個周期信號。

所以，C1 信號的頻率為：

4.2 幅度測試

在兩個過零點找到極值之后，將相鄰兩個極值做差運算，信號的幅值為：

同樣，C6 信號經過濾波后，通過上述方式可以以得到正弦波的頻率和幅度值。

結束語

本文通過從測試方案設計，硬件設計，數據計算等方面提出了地面電子單元的測試系統，并對地面電子單元的輸出信號進行了采集、濾波、頻率和幅度的計算等工作，具有自動化，效率高等特點，解決了手動測試中誤差大，效率低的缺點。本測試系統可以通過數據計算的方式，增加C1 信號的眼圖測試等功能。