基于DSP的軌道移頻信號解調實現

摘要 提出了以雙路TMS320F2812為核心，接收解調ZPW-2000A的FSK信號。前端通過信號調理，利用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，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。