FSK信号检测的高分辨率实现方法.pdfVIP

第 17 卷 第 3 期 华　东　交　通　大　学　学　报 V o l. 17　N o. 3 2000 年 9 月 Journal of East Ch ina J iao tong U niversity 　Sep. 　2000 　　文章编号:(2000) FSK 信号检测的高分辨率实现方法 1 2 邢晓异 , 　仲新莉 ( 1. 华东交通大学 电气信息工程学院, 江西 南昌　330013; 2. 合肥农业机械化学校, 安徽 合肥　320000) 摘要: 对 FSK 移频信号的采样效率和频率分辨率进行了深入研究, 提出了基于欠采样率AD 转换的移频自动闭塞信号高分辨率检测方法, 并给出了系统检测装置的实现电路, 同时分析了 系统的实时性 关　键　词: FSK 移频信号; 欠采样; 频率分辨率; 实时性 中图分类号: TN 9116　　　文献标识码: A 0　引　言 　　在移频自动闭塞系统中, FSK 移频信号能量主要集中在以载频为中心的有限频率范围 ( ) ( ) ( 内, 18 种低频信息频率低 26H z 以内 , 与中心载频 ≥550H z 相差很小, 且低频频率间隔 国 内移频系统三色通过信号的低频信息间隔为4H z) 很小 因此, 移频信号检测需要具有相对较 高的频率分辨率或分析精度 目前由于付里叶变换的抗干扰能力强和可实现性好, 铁路移频信 号检则的技术手段仍广泛应用 FFT 频率分析方法 根据付里叶变换的性质知道, 提高频率分 辨率就需要相应地增加 FFT 长度, 或者尽量降低AD 转换器的采样速率 然而, 增加 FFT 长 度就需要较大的数据存储量, 同时, FFT 变换时间按对数规律增长, 故严重影响到频谱分析过 程的实时性; 另一方面, 降低AD 转换速率, 将会影响到AD 采样信号的真实性, 从而会严重影 响到移频自动闭塞系统的可靠性, 甚至会造成严重行车事故 在一般情况上, 解决上述问题是 比较困难的, 但由于 FSK 移频信号具有非常明显的窄带信号特征, 因而, 提高移频信号检测的 频率分辨率是完全可行的 　　一般来说, 提高 FSK 信号检测的频率分辨率主要是采用欠采样技术[ 1, 2 ] 来相应地降低 AD 采样速率, 以及采用正交H ibert 采样方法和数据内插等[ 3, 4 ] 技术来减少 FFT 长度或存储 数据量 事实上, 欠采样技术就是在降低AD 转换速率的同时, 保证采样信号的真实性, 从而达 到改善信号频率分辨率的目的; 而正交H ibert 采样方法的目的是为了实现单边带信号采样, 从而减少信号采样的数据量, 但该方法在低采样速率时的镜频抑制比较低, 往往只应用于中频 信号的直接数据采样[ 4, 5 ] 本文将在研究 FSK 信号的基础上, 提出一种欠采样率下的高分辨率 检测方法, 即有效降低AD 转换速率, 同时在FFT 长度不变的情况下, 能改善移频信号检测的 精度和频率分辨率 　　收稿日期: 修订日期: ( ) 　　作者简介: 邢晓异 1956 , 女, 吉林敦化人, 华东交通大学工程师 　　　　　　　　　　　　　华　东　交　通　大　学　学　报　　　　　　　　　　　　　2000 年 48 1　FSK 信号的描述形式 　　假设 信号可用周期信号 ( ) 表示, 则描述 信号的一般数学形式为[ 1, 2 ] FSK s t FSK ( ) ( ) ( ) (