摘要 :提出了以雙路TMS320F2812為核心，接收解調ZPW-2000A" title="ZPW-2000A">ZPW-2000A的FSK" title="FSK">FSK信號。前端通過信號調理，利用DSP" title="DSP">DSP內部的AD對FSK信號采樣。經過FFT變換解調出栽頻頻率、Z—FFT解調低頻頻率，以及通過DSP的SPI口。對兩路解調出的信號進行比較，若一致，則輸出。該設計采用雙機熱備，使系統的工作可靠性更強。結果證明，系統有較高的頻率分辨率和實時性。
關鍵詞  DSP；FSK；ZPW-2000A

    隨著軌道交通的發展，列車運行速度逐年提高，列車在行車區間的通過能力和安全運行，對整個鐵路網的高效和正常運行起著重要作用。軌道電路中發碼設備向機車提供行車指令信息，因此，接收系統解調的正確性與實時性，就成為保障機車安全行駛的重要因素。
    國內鐵路機車行車指令主要采用移頻信號傳輸，即頻移鍵控信號(FSK)，該信號具有相位連續和非線性調制等特點，實現實時高精度的檢測具有較大困難。傳統FSK信號解調" title="信號解調">信號解調采用檢周期的時域處理法，此方法主要存在頻率分辨率低、實時性差等問題，很難達到要求的解調精度。隨著數字頻率解調技術的發展和DSP的應用，為FSK信號的精確解調提供有效而可靠的途徑。
    文中采用了單片DSP器件TMS32F2812" title="TMS32F2812">TMS32F2812，通過對軌道移頻信號解調算法的研究，使設計系統具有集成度高、實時性好、抗干擾能力強和可靠性高等優點。

1 系統的整體設計
    系統采用了TMS32F2812處理芯片，主頻高達150 MHz，時鐘周期為6．67 ns。2×8的ADC轉換通道。SPI串口。兩個1 kb×16 SARAM等模塊，這些模塊易于實現ADC的采樣、主從控制芯片的數據交換和FFT變換所需要的大容量SARAM空間。
    本系統總體設計如圖1所示。采用雙機熱備，兩路同時對調理后的FSK信號采樣和解調，比較一致輸出，這樣可提高系統的可靠性。

2 主要技術實現
2．1 信號調理
    信號調理主要用低通濾波器，低通濾波器的設計使用的是MicroChip濾波器設計的軟件FilterLab，該軟件只需輸入通帶頻率和濾波器的階數，就可以生成相應的電路圖，省去了濾波器設計中復雜的運算。圖2所示是FilterLab軟件生成的Butterworth低通濾波器，階數為4，通帶頻率為4 000 Hz，圖中給出了濾波器電容電阻的建議取值。

2．2 信號采樣設計
    由于使用了TMS320F2812的內部A／D，在實際運用中，發現內部的A／D采樣誤差較大，最大可達9％，這樣遠達不到采樣精度要求，需要通過軟件校正。首先選用ADC的任意兩個通道作為參考輸入通道，并分別輸入已知的直流參考電壓，通過讀取相應的結果寄存器獲取轉換值，利用兩組輸出值便可求得ADC模塊得校正增益和校正偏置，然后利用這兩個值對其他通道轉換數據進行補償。具體的補償公式如式(3)～式(6)所示
  
2．3 信號處理模塊設計
    信號處理模塊主要由欠采樣、FFT變換和Rife頻率休整等部分組成，信號處理模塊的流程如圖3所示，其中搬移、濾波、抽取、FFT組成了Z—EFT。

    在FFT變換中使用的是TI的FFT函數庫，FFT程序模塊化，易于大數量FFT變換的修改，且運算速度快，執行效率高。FFT變換主要由模塊初始化和FFT計算等組成。
    進過FFT變換后，頻率主瓣中存在兩個采樣點，中心頻率必定介于這兩點之間，使用Rife頻率估計法進行頻譜分析可得到精確的頻率估計值。Rife頻率估計法，就是用頻譜的絕對值的最大值G(k)進行比較，在k=[0，(N-1)／2]中求得最大值的|G(k)|，比較|G(k-1)|和|G(k+1)|大小，若|G(k-1)|<|G(k+1)|，則α=-1，否則α=1，顓譜估計值如式(9)所示，其中，fs為采樣頻率
   

3 實驗數據分析
    ZPW-2000A的低頻和載頻測量數據如表1所示。

    從測量數據看，載頻頻率誤差在0．2 Hz以內，低頻頻率誤差在0．02 Hz以內，精度高于鐵道部的相關規定。

4 結束語
    對ZPW-2000A的移頻鍵控信號解調，對載頻直接進行FFT變換，測出載頻頻率；然后進行搬移、濾波、FFT變換和Rife頻率休整，解調出低頻頻率，這樣解調出來的頻率很高，且FFT算法用的TI的算法庫，運行效率較高，實時性較強。本系統采用了雙機熱備，提高了設備的可靠性。