CN219695308U - 一种动车列控cau天线电磁兼容测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动车列控CAU天线电磁兼容测试***，包括：该***包括：工控机、参考信号模块、电磁干扰模块、信号控制模块、信号接收模块以及数据分析模块。所述工控机与所述信号控制模块连接，用于产生所需信号；所述参考信号模块与所述信号控制模块连接，发射上行链路参考信号；所述电磁干扰模块与所述信号控制模块连接，发射任意电磁辐射干扰信号；所述信号接收模块与所述数据分析模块连接用于接收信号，并将数据传递至工控机进行分析。本新型可以仿真模拟动车组CAU天线所处的复杂电磁辐射环境，研究动车复杂电磁辐射环境对于应答器通信单元CAU天线信号接收的影响进而获取电磁辐射信号并确定辐射源及辐射干扰频段。
Description
技术领域
本发明属于动车电磁兼容测试领域，特别是涉及一种动车列控CAU天线电磁兼容测试***。
背景技术
高速铁路是我国重要的交通方式，其安全性始终的放在第一位的。车载应答器传输模块(BTM)作为动车运行控制***(CTCS)中重要的通信设备，而CAU天线是BTM设备的接收信息的重要部件，用于读取来自地面应答器发送的定位参数、线路参数、速度大小等信息信号，保障列车的安全运行。
近年来，在动车提速的过程中，牵引电流不断增大，加之过分相等因素影响，CAU天线工作所处的车底电磁环境也越来越复杂，导致了一系列的电磁干扰问题，影响铁路运行信息接收，进而影响列车运行安全。
目前，针对BTM设备及CAU天线的电磁辐射干扰问题的解决方案，主要是现场测试，对其工作环境加装屏蔽板等，其操作复杂且不具有普遍适用性，目前还没有便捷的针对BTM设备及CAU天线受到的电磁辐射干扰的测试***。
为了方便、定量、定位、灵活的实现对于BTM设备及CAU天线辐射干扰的分析与研究，需要一种动车列控CAU天线电磁兼容测试***，模拟天线工作的电磁环境，方便灵敏的检测天线受到的干扰，对BTM设备接收信息过程中受到的辐射进行分析，对后续开展抗干扰研究提供数据支持。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动车列控CAU天线电磁兼容测试***，用来模拟动车电磁环境，测定辐射干扰源及干扰频段。
本发明是这样实现的，一种动车列控CAU天线电磁兼容测试***。该平台包括：
工控机、参考信号模块、电磁干扰模块、信号控制模块、信号接收模块以及数据分析模块。所述工控机与所述信号控制模块连接，用于产生所需信号；所述参考信号模块与所述信号控制模块连接，发射上行链路参考信号；所述电磁干扰模块与所述信号控制模块连接，发射任意电磁辐射干扰信号；所述信号接收模块与所述数据分析模块连接用于接收信号，并将数据传递至工控机进行分析。
进一步地，所述参考信号模块包括参考环天线、带通滤波器、信号放大器，其中，所述参考环天线连接信号控制模块。
进一步地，所述电磁干扰模块包括：
信号注入装置，与信号发生器连接；
信号检测装置，与示波器连接；
宽环干扰天线，与所述信号注入装置和信号检测装置连接。
进一步地，所述信号注入装置为电流注入钳，所述信号检测装置为电流检测钳，所述宽环干扰天线为1.2m×1.2m的铜制中空天线。
进一步地，所述信号控制模块包括信号发生器和示波器，信号发生器与工控机连接。
进一步地，所述信号接收模块包括CAU天线、谐振电路、带通滤波器、信号放大器、巴伦环，其中，所述CAU天线为20cm×20cm的矩形铜制实心天线，天线通过SMA线缆连接数据分析模块。
进一步地，所述数据分析模块包括数据采集机箱和数据采集板卡，所述数据采集板卡选用NI PXI-5105板卡，安装在NI PXIe-1073机箱上，工控机安装远程控制板卡NIPCIe-8361与数据采集机箱进行数据联通。
与现有技术相比，本发明优点在于：
本发明结构通过电磁干扰模块模拟动车车底空间的电磁辐射环境，设计BTM设备的CAU接收天线，搭建测试试验平台，整个***操作方便，实现较广的检测范围。
附图说明
图1是本发明的总体流程图；
图2是本发明的各部件连接结构示意图；
图3是本发明的CAU天线调谐电路结构图；
图4是本发明的CAU天线信号放大电路结构图；
图5是本发明的CAU天线带通滤波器高通7阶巴特沃斯滤波电路结构图；
图6是本发明的CAU天线带通滤波器低通7阶巴特沃斯滤波电路结构图；
图7是本发明的电磁干扰模块结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1所示，本发明提供一种动车列控CAU天线电磁兼容测试***；该平台包括：工控机1、参考信号模块2、电磁干扰模块3、信号控制模块4、信号接收模块5以及数据分析模块6。所述工控机1与所述信号控制模块4连接，用于产生所需信号；所述参考信号模块2与所述信号控制模块4连接，发射上行链路参考信号；所述电磁干扰模块3与所述信号控制模块4连接，发射任意电磁辐射干扰信号；所述信号接收模块5与所述数据分析模块6连接用于接收信号，并将数据传递至工控机1进行分析。
参见图2所示，数据通信板卡12与安装在工控机电脑11上，与数据采集机箱61通过MXI-Express铜线电缆连接进行数据传输；数据采集板卡62安装在数据采集机箱61上，通过数据通信板卡与工控机电脑连接，数据采集板卡62通过SMA同轴线缆与CAU天线51端口连接，获取天线端口数据；
工控机电脑11与信号发生器41连接，可输出多路可控制信号，信号发生器41分别与参考信号模块2、信号注入装置32连接，对参考信号模块2输出上行链路参考信号，对信号注入装置32输出电磁辐射干扰信号，其中，参考信号模块2由参考环天线21、第一带通滤波器22和第一信号放大器23组成；
信号注入装置32为电流注入钳，信号检测装置33为电流检测钳，所述两装置以对称位置夹持在宽环干扰天线31上，信号注入装置32对宽环干扰天线31加注可控制的电磁辐射干扰信号，同时由信号检测装置33连接示波器42实时监测显示信号参数变化；
信号接收模块5由CAU天线51、第二带通滤波器52、第二信号放大器53和通用巴伦环54组成，其中，第二带通滤波器52由高通、低通滤波电路叠加实现，通用巴伦环54用于消除不平衡现象；
参见图3所示，CAU天线调谐电路由电阻、电容组成，天线连接调谐电路并由SMA同轴线缆作为输出端口，通过调谐使天线的谐振频率达到4.234MHz，电压驻波比小于2，工作带宽0.8MHz，谐振处的回波损耗值小于-20dB。
参见图4所示，第二信号放大器53采用对数放大设计，通过对数处理的方式，将动态范围较大的模拟信号进行必要的压扩，使输出信号能够满足数据分析模块对数据采集的输入动态范围要求。
参见图5、6所示，CAU天线组件包括CAU天线、调谐电路、带通滤波器、信号放大器及通用巴伦环，天线组件参数指标符合铁路标准，可替代实际车载天线用于列车实际工况的电磁兼容测试。测试过程中参考信号经电磁干扰模块3模拟的列车车底电磁工况环境，由CAU天线组件接收，通过天线组件中的滤波、放大、平衡不平衡处理，干扰信号模拟的是电磁干扰环境，参考信号通过这个干扰环境，由天线捕获接收，通过组件的信号处理即经过调谐电路、滤波电路、放大电路、巴伦环，最后由数据处理部分的采集器接收进行数据分析处理。CAU天线带通滤波器滤除上链路带宽的范围之外的所有可能的发射谐波。避免由于较低频率，高电平谐波和由于高频引起的混叠误差而可能出现的饱和问题。本发明天线组件在功能性和参数标准上符合动车车载天线的要求，实现在独立的天线组件可以在实验室通过采干扰信号进行仿真模拟检测来实现对天线的电磁兼容研究，进而提出屏蔽干扰的策略方案，也可以作为替代品在动车实际环境中测试环境数据。
带通滤波器由截止频率为1MHz的高通部分和截止频率为10MHz的低通部分组成。选择巴特沃斯滤波器，以满足最小化带宽内延迟组变化的基本需求。选择第7阶作为电路复杂性和带外衰减最大化之间的权衡。
高通部分选用图5所示高通7阶巴特沃斯滤波电路结构。
低通部分选用图6所示低通7阶巴特沃斯滤波电路结构。
参见图7所示，宽环干扰天线采用1.2m×1.2m大尺寸矩形环状天线，天线采用中空黄铜铜管，铜管横截面外直径12mm，管壁厚1mm，连接口斜切45°角通过铜焊方式连接，保证天线各部分连通，有良好的导通性。电流注入钳与电流检测钳分别对称夹持在宽环干扰天线上，对称布置可将不对称效果降至最低。
数据分析模块包括数据采集机箱和数据采集板卡，所述数据采集板卡选用NIPXI-5105板卡，安装在NI PXIe-1073机箱上，工控机安装远程控制板卡NI PCIe-8361与数据采集机箱进行数据联通。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种动车列控CAU天线电磁兼容测试***，其特征在于，该***包括：
工控机、参考信号模块、电磁干扰模块、信号控制模块、信号接收模块以及数据分析模块，其中，
所述工控机与所述信号控制模块连接，用于产生所需信号；
所述参考信号模块与所述信号控制模块连接，发射上行链路参考信号；
所述电磁干扰模块与所述信号控制模块连接，发射任意电磁辐射干扰信号；
所述信号接收模块与所述数据分析模块连接，用于接收信号，并将数据传递至工控机。
2.按照权利要求1所述的动车列控CAU天线电磁兼容测试***，其特征在于，所述参考信号模块包括参考环天线、带通滤波器以及信号放大器，其中，所述信号控制模块通过信号放大器以及带通滤波器连接参考环天线，通过所述参考环天线发射参考信号。
3.按照权利要求2所述的动车列控CAU天线电磁兼容测试***，其特征在于，所述信号控制模块包括信号发生器和示波器，所述信号发生器通过工控机控制；
所述电磁干扰模块包括：信号注入装置、信号检测装置以及宽环干扰天线，
所述信号注入装置，与信号发生器连接，并通过宽环干扰天线发射干扰信号，所述信号检测装置将检测的干扰信号通过示波器显示；
所述信号控制模块通过所述信号发生器向参考信号模块发送参考信号。
4.按照权利要求3所述的动车列控CAU天线电磁兼容测试***，其特征在于，所述信号注入装置为电流注入钳，所述信号检测装置为电流检测钳，所述宽环干扰天线为1.2m×1.2m的铜制中空天线形成的矩形环状天线。
5.按照权利要求1所述的动车列控CAU天线电磁兼容测试***，其特征在于，
所述信号接收模块包括CAU天线、谐振电路、带通滤波器、信号放大器和巴伦环，其中，信号通过CAU天线接收后，通过带通滤波器、信号放大器和巴伦环，传送至数据分析模块，所述谐振电路包括一电阻与CAU天线连接，电阻的两端串联两个电容，其中一个电容两端连接SMA同轴线缆作为输出端口。
6.按照权利要求5所述的动车列控CAU天线电磁兼容测试***，其特征在于，所述带通滤波器滤除上链路带宽的范围之外的所有可能的发射谐波，由截止频率为1MHz的高通部分和截止频率为10MHz的低通部分组成。
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