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原文传递 BTM电磁干扰记录仪硬件平台及时技术研究

论文题名：	BTM电磁干扰记录仪硬件平台及时技术研究
关键词：	传输模块;应答器;上行链路;电磁干扰记录仪;铁路系统
摘要：	在我国，发挥着基础设施功能的铁路系统对国民经济的发展具有重要作用，同时其运行的安全性也随之受到重视。应答器传输模块(Balise Transmission Module，BTM)是列车自动防护(Automatic Train Protection，ATP)的重要组成部分。实际列车运行中，BTM的无线上行传输链路时常会受到来自外界的电磁干扰而引起系统故障或降级。因此，对BTM工作电磁环境的噪声水平进行监测和记录，对干扰排查和故障诊断具有重要参考意义。目前，国内尚无专用的在线监测设备来完成对上述无线链路的实时动态监测和记录。基于此，本文设计了一种便携式实时在线监测和记录BTM电磁环境水平的记录仪。　　本文以国内外关于BTM的研究为参考，深入分析其系统组成及工作原理，掌握其主要的技术指标，作为系统设计的参照标准，分析其上下行链路通信所用频率，设计合理的射频链路信号提取装置，采用性能合适的对数放大器件对信号的动态范围进行控制，采用具有可裁剪性的嵌入式软件系统开发了控制系统的核心部分，采用列车提供的直流电源经过各级变换后，为系统各部分提供可靠的电源质量，以及基于系统电磁完整性理论设计铝质机箱，保证良好的电磁兼容特性，从而设计并研制出一种便携式的BTM电磁干扰记录仪。　　射频链路信号提取模块采用基于集成运算放大器的滤波电路设计。采用截止频率为7MHz的巴特沃斯低通滤波器，对下行链路27MHz的频率信号的抑制度可达到-60dB;对监测信号频带采用了级联反切比雪夫带通滤波器，具有良好的矩形系数并保证了滤波电路的带内平坦度;在滤波电路之后级联缓冲放大电路进行阻抗匹配以防止信号反射，并采用对数放大电路对信号进行压扩以扩展监测动态范围，并实现与模数转换模块电压输入范围的动态匹配，完成信号提取模块的设计。　　核心控制系统模块采用嵌入式ARM-Linux操作系统，通过Bootloader引导系统的加载、操作系统内核的配置。完成了根文件系统的制作、底层驱动程序的开发以及系统应用控制层程序的编写，实现了软件对系统行为的控制、系统的休眠与唤醒、任务调度、电源供电的管理以及数据的采集和存储等功能。　　系统的电磁兼容性能设计基于元件级、电路级和系统级多方面的考虑。从元器件的选择到PCB布局的模块化，信号走线到电源引脚的滤波，电源布线到接地处理，噪声源控制及减少噪声耦合度等角度来分析和控制，同时考虑系统电源滤波器的安装以及完整封闭的铝质机箱设计等，保证系统的电磁兼容性。　　本文所设计的BTM电磁干扰记录仪系统，在借鉴传统的测试试验方法基础上，替代了原有的耦合装置和通用仪表（如频谱分析仪和示波器）以及人工操作，以在线记录的方式会将信号与骚扰以数字的形式存储，且系统能够根据列车的运行情况自动进行休眠与唤醒，能够实时监测和记录列车整个行车过程中的电磁环境水平。采用本记录仪配合记录回放与分析软件，能够对BTM运行中的电磁干扰分析和故障排查工作提供有力的技术手段。
作者：	吴凤飞
专业：	通信与信息系统
导师：	陈嵩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文