便携式应答器响应时间测试仪及测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种便携式应答器响应时间测试仪及测试方法，由处理单元将所述输出电压与所述启动电压值进行比较，在所述输出电压刚达到所述启动电压值时由计时器记录该时刻为应答器启动时刻t1；处理单元在接收到收码信号时由计时器记录此时刻为开始收码时刻t2；译码单元在译出首帧正确报文时，处理单元得到首帧正确报文的位序号n，从而得到首帧正确报文译码时间Tr＝n×T，其中T为码元周期；处理单元计算得到应答器的输出报文响应时间Trsp＝Tr?(t1?t2)，并将其对外显示。本发明能够在应答器安装现场对应答器的输出报文响应时间进行测量，避免了将应答器拆卸回实验室进行检测的麻烦，并能反映应答器在现场的真实工作情况。
【专利说明】
便携式应答器响应时间测试仪及测试方法
技术领域
[0001]本发明涉及铁路通信信号领域列车运行控制系统的点式应答器传输系统，尤其是一种便携式应答器响应时间测试仪及测试方法。【背景技术】
[0002]应用在我国高速客运专线的列车运行信号控制系统(CTCS-2和CTCS-3)都依赖着地面应答器。地面应答器(简称应答器)是一种通过车地信息传输技术，在线路的关键位置， 将行车安全相关的关键线路数据(称为报文)提供给车载控制装置，以实现自动化的高速安全运行控制的点式设备。
[0003]应答器的工作原理是:地面的各种线路数据(如线路长度、坡度、弯道、公里标、换相点等)均由应答器存储；当列车驶入应答器的作用区域时，列车的车载BTM(应答器传输模块，Balise Transmiss1n Module的简称)天线向地面福射27MHz的射频能量，应答器得到能量后，立即将其存储的线路数据以载频4.23M的FSK调频方式向列车传送，由车载BTM天线接收。列车接收到应答器的信息后，经过放大、解调、译码最后再由列车控制系统实现自动控车。
[0004]由于应答器已广泛应用于各大铁路干线及客运专线，如果应答器出现异常，轻则影响行车效率，重则造成列车运行事故，因此对应答器的测试要求越来越高，对应答器测试手段、测试过程的快捷性、方便性的需求也越来越急迫。对于应答器的测试，通常采用应答器读写器(也称报文读写器，Balise Telegram Programmer，简称BP)向应答器写入报文，然后通过读取刚写入的报文检查报文的正确性。但是报文读写器体积大，重量沉，携带不方便，且单价昂贵，而且仅能对应答器中存储的报文的正确性进行测试，而缺少对应答器本身参数特性(例如应答器输出报文响应时间等)的检测与判断。一旦应答器本身发生故障或应答器传输过程中发生错误，依然会影响到行车效率和行车安全。
[0005]应答器的输出报文响应时间对应答器而言是一个很重要的参数，是指从应答器接收到车载BTM天线发送的能量为? dl的启动磁通量开始，至车载BTM天线接收到应答器输出的4.23MHz的FSK调制信号为止的时间(参见《FFFIS f or Euroba 1 i se》(欧洲应答器型式适配功能接口规范)subset-036(3.0.0版;2012.2.24发行)(以下简称“规范036”)的5.2.2.9 节)。其中?dl是启动磁通量，表示在该磁通量的激励下，应答器必须启动。由于目前高铁时速达到了 350km/h，而目前铁路轨道上使用的应答器沿轨道方向的水平有效作用范围仅为 500mm至600mm，也就是说，列车经过应答器有效作用范围的时间约为6ms。如果在此段时间内，应答器不能将冗余的报文发送给车载BTM并被车载设备有效译码，则会造成应答器“丢点”，导致行车安全事故或停车，直接影响行车安全和行车效率。而目前的便携式应答器响应时间测试仪还不具备测试应答器的输出报文响应时间的功能。
【发明内容】
[0006]为了解决上述的在应答器安装现场对应答器的输出报文响应时间的测试问题，本发明提供了一种便携式应答器响应时间测试仪。
[0007]一种便携式应答器响应时间测试仪，包括处理单元、信号发生器、增益控制单元、 功放单元、A4接口； A1接口、滤波放大电路、解调单元、码流接收单元、译码单元；电源模块， 显示模块；
[0008]所述处理单元包括计时器、运算器、存储器，所述计时器用以记录关键时刻，所述关键时刻包括应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2;所述运算器计算首帧正确报文译码时间Tr;
[0009]所述处理单元与增益控制单元、功放单元、A4接口顺序连接;所述处理单元还与译码单元、码流接收单元、解调单元、滤波放大电路、A1接口顺序连接;所述处理单元还与码流接收单元连接；
[0010]所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时由所述计时器记录开始计时的时刻；[〇〇11]所述信号发生器与增益控制单元连接，并向增益控制单元发出标准通信能量信号;所述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号，并将其发送给功放单元，从而调整A4接口发出射频能量；[0〇12]所述处理单元在校准阶段存储使A4接口发出启动磁通量? dl的启动电压值;所述处理单元在测量阶段实时采集增益控制单元的输出电压，将所述输出电压与所述启动电压值进行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，所述计时器记录该时刻为应答器启动时刻tl;
[0013]所述功放单元，用以对调制的标准通信能量信号进行功率放大并将其发送给A4接 P;
[0014]所述A4接口，通过电磁耦合方式将接收到的功率放大的调制标准通信能量信号作为激发能量向外发射；
[0015]所述A1接口，用以接收被测应答器发出的码流调制信号，并将所述码流调制信号发送给所述滤波放大电路；
[0016]所述滤波放大电路对接收到的所述码流调制信号进行滤波、放大，然后将滤波放大信号发送给解调单元；
[0017]所述解调单元将接收到的滤波放大信号解调为基带码流，并将基带码流发送给所述码流接收单元；
[0018]所述码流接收单元存储接收到的基带码流，记录基带码流的位序号m;所述码流接收单元在接收到基带码流的第一个码元的同时，向所述处理单元发出收码信号；
[0019]所述处理单元在接收到所述收码信号时，所述计时器记录此时刻为开始收码时刻 t2 ；
[0020]所述译码单元，用以将接收到的所述基带码流译码成传输报文;在译出首帧正确报文时，向处理单元发出正确译码状态位；
[0021]所述处理单元在接收到译码单元的所述正确译码状态位后，获取所述码流接收单元此时的位序号m，由所述位序号m减去一帧报文长度N，得到首帧正确报文的位序号n，从而得到首帧正确报文译码时间Tr = nXT，其中T为码元周期；[〇〇22]所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文译码时间Tr之后，计算得到应答器的输出报文响应时间Trsp = Tr-(tl-t2)，并将所述应答器的输出报文响应时间Trsp显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。[〇〇23] 一种便携式应答器响应时间测试仪，包括处理单元、信号发生器、增益控制单元、 功放单元、A4接口； A1接口、滤波放大电路、解调单元、码流接收单元、译码单元；电源模块， 显示模块；[〇〇24] 所述处理单元包括计时器、运算器、存储器，所述计时器用以记录关键时刻，所述关键时刻包括应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2;所述运算器计算首帧正确报文译码时间Tr;[0〇25] 所述处理单元与增益控制单元、功放单元、A4接口顺序连接;所述处理单元还与译码单元、码流接收单元、解调单元、滤波放大电路、A1接口顺序连接;所述处理单元还与码流接收单元连接；
[0026]所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时由所述计时器记录开始计时的时刻；
[0027]所述信号发生器与增益控制单元连接，并向增益控制单元发出标准通信能量信号;所述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号，并将其发送给功放单元，从而调整A4接口发出射频能量；[0〇28]所述处理单元在校准阶段存储使A4接口发出启动磁通量? dl的启动电压值;所述处理单元在测量阶段实时采集增益控制单元的输出电压，将所述输出电压与所述启动电压值进行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，所述计时器记录该时刻为应答器启动时刻tl;
[0029]所述功放单元，用以对调制的标准通信能量信号进行功率放大并将其发送给A4接 P;
[0030]所述A4接口，通过电磁耦合方式将接收到的功率放大的调制标准通信能量信号作为激发能量向外发射；
[0031]所述A1接口，用以接收被测应答器发出的码流调制信号，并将所述码流调制信号发送给所述滤波放大电路；[〇〇32]所述滤波放大电路对接收到的所述码流调制信号进行滤波、放大，然后将滤波放大信号发送给解调单元；
[0033]所述解调单元将接收到的滤波放大信号解调为基带码流，并将基带码流发送给所述码流接收单元；
[0034]所述码流接收单元存储接收到的基带码流;所述码流接收单元在接收到基带码流的第一个码元的同时，向所述处理单元发出收码信号；
[0035]所述处理单元在接收到所述收码信号时，所述计时器记录此时刻为开始收码时刻 t2 ；
[0036]所述译码单元，用以将接收到的所述基带码流译码成传输报文;在译出首帧正确报文时，将首帧正确报文的位序号n发给所述处理单元；[〇〇37]所述处理单元在接收到所述首帧正确报文的位序号n后，得到首帧正确报文译码时间Tr = nXT，其中T为码元周期；[〇〇38]所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文的位序号n之后，计算得到应答器的输出报文响应时间TrSp = Tr-(tl-t2)，并将所述应答器的输出报文响应时间Trsp显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。[〇〇39]优选地，所述首帧正确报文的位序号n是首帧正确报文的首位码元的位序号。
[0040] —种便携式应答器响应时间测试方法，包括校准阶段和测试阶段；
[0041]在校准阶段，权利要求1至3之一所述的便携式应答器响应时间测试仪的存储器记录与A4接口发出启动磁通量?dl相对应的输出电压为启动电压值；[〇〇42]在测试阶段包括如下步骤，[〇〇43]所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时记录开始计时的时刻；
[0044] 实时采集增益控制单元的输出电压，通过增益控制单元的输出电压来表征磁通量;并将所述输出电压与所述启动电压值进行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，记录该时刻为应答器启动时刻tl;
[0045]所述码流接收单元在接收到基带码流的第一个码元时，记录此时刻为开始收码时亥 Ijt2;
[0046]所述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号，并将其发送给功放单元，从而调整A4接口发出射频能量；[0〇47]直到所述A4接口向外发出达到启动磁通量? dl的射频能量激活被测应答器，被测应答器接收所述射频能量，将应答器输出报文以码流调制信号的方式向外发送；
[0048]所述A1接口接收被测应答器发出的码流调制信号，经过滤波放大电路的滤波、放大，再经过解调单元将其解调为基带码流，再经过所述码流接收单元发送给所述译码单元；
[0049]所述译码单元将接收到的所述基带码流译码成传输报文；在译出首帧正确报文时，将所述首帧正确报文的位序号n发给所述处理单元;所述处理单元计算得到首帧正确报文译码时间Tr = n X T，其中T为码元周期；
[0050]所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文的位序号11之后，计算得到应答器的输出报文响应时间1^8口 = 1'1-(1:142)，[〇〇51]所述应答器的输出报文响应时间显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。
[0052]优选地，在所述校准阶段，先用标准射频能量源向一个标准应答器发出具有启动磁通量①dl的射频能量，记录此时在所述标准应答器上感应出来的标准感应启动电压;然后以权利要求1至3之一所述的便携式应答器响应时间测试仪代替所述标准射频能量源向所述标准应答器发出射频能量，调整射频能量的大小，使所述标准应答器上感应出所述的标准感应启动电压，认为此时A4接口发出的磁通量正好达到启动磁通量? d 1，记录此时所述便携式应答器响应时间测试仪的增益控制单元的输出电压为启动电压值，并将其存储在处理单元的存储器上。[〇〇53]优选地，所述首帧正确报文的位序号n是首帧正确报文的首位码元的位序号。
[0054]本发明的有益效果:本发明的便携式应答器响应时间测试仪，能够在应答器安装现场，对应答器的输出报文响应时间进行测量，一方面避免了将应答器拆卸回实验室进行检测的麻烦;另一方面，现场测量能反映应答器在现场的真实工作情况，避免了由环境因素所引起的、应答器在现场出现问题而在返回工厂后无法复现问题的情况。【附图说明】
[0055]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0056]图la是本发明一个实施例的便携式应答器响应时间测试仪的结构示意图。
[0057]图lb是本发明一个实施例的便携式应答器响应时间测试仪的结构示意图。
[0058]图2是本发明的应答器输出报文响应时间测试方法的示意图。[〇〇59]图3是“规范036”的上行链路场强的应答器输入输出特性曲线示意图。
[0060]图4是基带码流的示意图。
[0061]图5a是本发明一个实施例的译码单元、码流接收单元的工作示意图。[〇〇62]图5b是本发明一个实施例的译码单元、码流接收单元的工作示意图。【具体实施方式】
[0063]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明确，下面结合实施例以及附图对本发明实施例中的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在此，本发明的示意性实施方式及其说明主要用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0064]—种便携式应答器响应时间测试仪，如图lb所示，包括处理单元、信号发生器、增益控制单元、功放单元、A4接口； A1接口、滤波放大电路、解调单元、码流接收单元、译码单元;电源模块，显示模块。[〇〇65] 所述处理单元包括计时器、运算器、存储器，所述计时器用以记录关键时刻，所述关键时刻包括应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2;所述运算器计算首帧正确报文译码时间Tr。[0〇66] 所述处理单元与增益控制单元、功放单元、A4接口顺序连接;所述处理单元还与译码单元、码流接收单元、解调单元、滤波放大电路、A1接口顺序连接;所述处理单元还与码流接收单元连接。所述处理单元还与显示模块连接。
[0067]所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时由所述计时器记录开始计时的时刻，记为t = 0的时刻，如图2所示。
[0068]所述信号发生器与增益控制单元连接，并向增益控制单元发出标准通信能量信号 (按照欧标为27MHz的射频能量)；所述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号(调制标准通信能量信号的波幅)，并将其发送给功放单元，从而调整A4接口发出符合测试要求的磁通量的射频能量。为了便于测量，处理单元的能量触发信号可以是控制电平;所述处理单元通过控制电平控制A4接口发出符合测试要求的磁通量的射频能量。在实际电路中，可以采用三极管、可调电阻器等电子器件或电路作为增益控制单元来实现上述功能。另外，优选地，在有多个控制电平的档位的情况下(比如分别对应“规范036”的 5.2.2.6节中的图16即本发明的图3的上行链路场强的应答器输入输出特性曲线示意图中的三个磁通量的三个档位的控制电平)，可以由多个并联的增益控制电路(每个增益控制电路可以是由门电路和电阻或三极管串联构成)以控制功放单元的输入电压，从而通过功放单元调整A4接口发出测试需要的不同磁通量的射频能量。
[0069]无论在测试过程中还是实际工作中，A4接口发出的射频能量的磁通量不是瞬间达到启动磁通量Odi，而是要经历一个如图3所示的、由零增大到启动磁通量?dl的过程，在此过程中，射频能量不足以使被测应答器工作；只有在A4接口发出的射频能量的磁通量大于启动磁通量?dl之后，才能为应答器提供能量，使得应答器工作。因此，本发明计算的应答器输出报文响应时间应扣除A4接口从刚启动、射频能量为零，到发出的射频能量的磁通量刚刚达到启动磁通量?dl的这段时间(即图2中“?dl检测”进度条所示的tl)。由于之前处理单元在向增益控制单元发出能量触发信号的同时，如上所述，已经由所述计时器记录了开始计时的时刻即t = 0的时刻，因此只要再记录应答器刚开始启动工作、S卩A4接口发射的射频能量到达启动磁通量?dl的时刻(即图2中的tl，本发明中称为应答器启动时刻tl) 即可。为了测量该应答器启动时刻tl，在测试前需对本发明的便携式应答器响应时间测试仪进行校准。
[0070]作为一个优选实施例，在校准阶段，可以先用标准射频能量源向一个标准应答器发出具有启动磁通量①dl的射频能量，记录此时在所述标准应答器上感应出来的标准感应启动电压;然后以本发明的便携式应答器响应时间测试仪代替上述标准射频能量源向所述标准应答器发出射频能量，调整射频能量的大小，使所述标准应答器上感应出来上述的标准感应启动电压，认为此时A4接口发出的磁通量正好达到启动磁通量? dl，记录此时便携式应答器响应时间测试仪上增益控制单元的输出电压为启动电压值，并将其存储在处理单元的存储器上，完成校准阶段。但应当理解，上述实施例不应被认为是对本发明保护范围的限制，任何本领域技术人员在现有技术的启发下不经创造性劳动能使所述处理单元获取并存储使A4接口发出启动磁通量? d 1的输出电压(本发明将其定义为启动电压值)的校准方式，均在本发明的保护范围之内。[0〇71 ]所述处理单元在校准阶段存储使A4接口发出启动磁通量? dl的启动电压值(SP在增益控制单元的输出电压达到所述启动电压值时，在A4接口发出的射频能量的磁通量为启动磁通量?dl，换言之，启动电压值是能够激活应答器的门限阈值)；所述处理单元在测量阶段实时采集增益控制单元的输出电压，将所述输出电压与所述启动电压值进行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，所述计时器记录该时刻为应答器启动时刻tl，代表在此应答器启动时刻tl由A4接口发出的射频能量具有启动磁通量? dl，使被测应答器开始工作，即所述应答器启动时刻tl代表被测应答器开始工作的时刻。
[0072]所述功放单元，用以对调制的标准通信能量信号进行功率放大并将其发送给A4接 □ 〇
[0073]所述A4接口，通过电磁耦合方式将接收到的功率放大的调制标准通信能量信号作为激发能量向外发射。
[0074]所述A1接口，用以接收被测应答器发出的码流调制信号(可以是FSK和/或PSK调制信号，本发明的实施例以符合“规范036”的FSK调制信号作说明，但不应以此调制方式限制本发明的保护范围)，并将所述码流调制信号发送给所述滤波放大电路。
[0075]所述滤波放大电路对接收到的所述码流调制信号进行滤波、放大，然后将滤波放大信号发送给解调单元。
[0076]所述解调单元将接收到的滤波放大信号解调为对应于1、0数字信号的方波的基带码流(也称原始码流，如图3所示)，并将基带码流发送给所述码流接收单元。
[0077]所述码流接收单元存储接收到的基带码流，所述码流接收单元在接收到基带码流的第一个码元的同时，向所述处理单元发出收码信号。由于A1接口实际上是接收码流调制信号的天线的线圈，由于环境中总会有电磁场，因此A1接口会持续接收到周边电磁场的电磁干扰信号，因此只要打开本发明的便携式应答器响应时间测试仪的接收信号端的电路 (即滤波放大电路、解调单元、码流接收单元、译码单元接通且均打开)，译码单元就会收到 A1接口传送过来的信号。A1接口开始只是接收到噪声信号(即码流接收单元刚接收到的第一个基带码流实际上来自于A1接口刚开始工作时接收到的噪声信号)，然后才会收到应答器发送的FSK调制信号，因此不能以A1接口刚开始接收信号的时间作为对应于车载BTM天线接收到被测应答器发送的FSK调制信号的接收时间，而只能在译码单元译出正确的传输报文时才能确定被译出的这些传输报文是被测应答器发送的FSK调制信号。但是A1接口将接收到的码流调制信号发送到译码单元要经过滤波放大电路、解调单元、码流接收单元等电路，而这些电路对码流调制信号的处理需要消耗一定的时间(即图2中的开始收码时刻t2)， 且译码单元对码流调制信号的译码也需要时间，如图2的“译码”进度条所示，所以译码单元在译出第一帧正确报文时的时刻不能作为A1接口接收到被测应答器的首帧FSK调制信号的时刻，而是有一个时间延迟。因此按照上述的应答器的输出报文响应时间的定义(从应答器接收到车载BTM天线发送的能量为? dl的启动磁通量开始，至车载BTM天线接收到应答器输出的4.23MHz的FSK调制信号为止的时间，参见“规范036”的5.2.2.9节)，不能直接以译码单元译出第一帧正确报文时的时刻减去A4接口发送的磁通量达到启动磁通量?dl的应答器启动时刻tl作为应答器的输出报文响应时间。所述传输报文是一串二进制数(比如1023位二进制数)，传输报文的每一位二进制数称为码元，每一位二进制数按顺序都有一个位序号。
[0078]所述处理单元在接收到所述收码信号时，所述计时器记录此时刻为开始收码时刻 t2〇
[0079]所述译码单元，用以将接收到的所述基带码流译码成传输报文;在译出首帧正确报文时，将所述首帧正确报文的位序号n发给所述处理单元。为了准确获知A1接口接收到被测应答器发出的码流调制信号的时刻，本发明巧妙地利用了基带码流自身的特点计算得到应答器的输出报文响应时间。基带码流如图4所示，每一位二进制码元具有位序号，且在基带码流中位序号是顺序排列且依次增加的，而且基带码流的每一位码元具有固定的码元周期T，所述码元周期按照“规范036”的5.2.2.2.3节定义，码元周期T为平均数据速率的倒数， 而规范036规定的平均数据速率为564.48kbit/s，即码元周期T为1/564.48(kbit/s)?1.77 ys。由此方法，可以不需要实时测量A1接口接收到被测应答器发出的码流调制信号的时刻， 而通过首帧正确报文的位序号n(即，从开始收码时刻t2起译码单元处理的总码元个数n)与每位码元的码元周期的乘积计算得知图2中的“原始码流接收”进度条的时间长度即首帧正确报文译码时间Tr。
[0080]所述码流接收单元接收设定时间内的基带码流，如图5a所示，码流接收单元像一条单向、单通道的“观光长廊”，传输报文的基带码流像在“观光长廊”里由右向左依次通行的游客，每个“游客”(即码元)具有依次顺序增加的位序号。所述基带码流能够存储多于一帧报文的位数(比如设定接收20帧报文的基带码流，若每一帧报文为1023位，20帧报文传输的总时间为=1023位码元X 20帧X 1.77ys?36ms，则设定A1接口打开的时间即上述“设定时间”为36ms，那么接收到的报文数据就是约为20帧报文长度)。译码单元从码流接收单元接收传输报文，码流接收单元由右向左进入译码单元，如图5a所示;译码单元首先对接收到的第一帧报文进行译码，沿所述基带码流设定滑动窗口的移动位数，若第一帧报文译码不成功(由于开始时都是A1接口接收到的环境噪声，一般为乱码，因此开始时通常译码不成功)，则沿基带码流的一个方向每次移动所述滑动窗口的移动位数(图5a、图5b中为传输报文自右向左移动，若设定滑动窗口的移动位数为1位，则相当于译码单元里的传输报文每次向左移动1位)，然后再次译码(此时被译码的一帧报文的位序号为从自左向右依次排列的第2位至第1024位)，直到译出首帧正确报文(假设首帧正确报文如图5b所示，则译码单元中的首帧正确报文的位序号为从n至“n+1023”)；若一直没有译出正确报文，则译码单元会将所述设定时间内的所有基带码流全部译完。若译出首帧正确报文，则滑动窗口的移动总位数就是首帧正确报文的位序号n(若所述滑动窗口的移动位数为1位，移动了 10次，则滑动窗口的移动总位数就是10,相应的首帧正确报文的位序号n也是10;若所述滑动窗口的移动位数为2位，移动了 10次，则滑动窗口的移动总位数就是20，相应的首帧正确报文的位序号n也是20)，将其发送给存储单元;若基带码流全部译完以后仍未译出一帧正确报文，则发出超时信号 “Time out”。
[0081]由于每帧报文均包括多位码元(比如上述实施例中一帧报文包括1023位二进制数，即至少1023位码元)，为了更加准确地得到应答器的输出报文响应时间，作为本发明的一个优选实施例，可以选取首帧正确报文的首位码元的位序号为所述首帧正确报文的位序号n。一帧报文的首位码元即该帧报文中最先被译码的那位码元。[〇〇82]所述处理单元在接收到所述首帧正确报文的位序号n(或如上所述的、首帧正确报文的首位码元的位序号n)后，得到首帧正确报文译码时间Tr = nXT，其中T为码元周期，是指1位码元(或称数据位)的时间长度。[〇〇83]所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文的位序号n之后，根据图2的〖142、1>叩、1^的关系，计算得到应答器的输出报文响应时间 Trsp = Tr-(tl-t2)，并将所述应答器的输出报文响应时间Trsp显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。
[0084]本发明的另一种实施方式，可以采用与上述实施例中译码单元和码流接收单元不同的方式解决本发明所要解决的问题，并达到与上述实施例相同的效果。
[0085]由于本实施例仅是对译码单元、码流接收单元及其与处理单元之间的信号关系采用与上述实施例不同的方式，因此，为了节省篇幅，主要对与上述实施例不同的部分作说明，本实施例中未作声明部分、或已声明与上述实施例相同的部分，参考上述实施例。[〇〇86]本实施例的便携式应答器响应时间测试仪，如图la所示，包括处理单元、信号发生器、增益控制单元、功放单元、A4接口； A1接口、滤波放大电路、解调单元、码流接收单元、译码单元；电源模块，显示模块。各组件的连接关系与上述实施例相同(可参见并对比图la和图 lb)。[〇〇87] 所述处理单元包括计时器、运算器、存储器。所述计时器、运算器、存储器的作用与上述实施例相同。所述处理单元与增益控制单元、功放单元、A4接口顺序连接;所述处理单元还与译码单元、码流接收单元、解调单元、滤波放大电路、A1接口顺序连接;所述处理单元还与码流接收单元连接。所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时由所述计时器记录开始计时的时刻。此处处理单元与其它组件的连接关系及功能与上述实施例相同。
[0088]所述增益控制单元的连接关系及作用与上述实施例相同。[0〇89]所述处理单元在校准阶段存储使A4接口发出启动磁通量? dl的启动电压值;所述处理单元在测量阶段实时采集增益控制单元的输出电压，将所述输出电压与所述启动电压值进行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，所述计时器记录该时刻为应答器启动时刻tl。此处处理单元的作用与上述实施例相同。
[0090]所述功放单元的作用与上述实施例相同。
[0091]所述A4接口、A1接口、滤波放大电路的连接关系、作用与上述实施例相同，此处不赘述。
[0092]所述解调单元的作用与上述实施例相同。
[0093]本实施例与上述实施例的区别主要在于:所述码流接收单元存储接收到的基带码流，并记录码流接收单元上基带码流的位序号m。
[0094]所述码流接收单元在接收到基带码流的第一个码元的同时，向所述处理单元发出收码信号;所述处理单元在接收到所述收码信号时，所述计时器记录此时刻为开始收码时亥 Ijt2。
[0095]本实施例与上述实施例的主要区别还在于:所述译码单元，用以将接收到的所述基带码流译码成传输报文；在译出首帧正确报文时，向处理单元发出正确译码状态位，比如，如图la所示，以f lag位代表译码状态位，f lag = 0时代表未正确译码，f lag = 1时代表正确译码；当正确译出首帧报文时，flag位由“0”变“1”，此时由译码单元向处理单元发出正确译码状态位即flag=l。同时，译码单元关闭，并应该关闭功放电源，不再发射射频能量。所述处理单元在接收到译码单元的所述正确译码状态位后，获取所述码流接收单元此时的位序号m(如图5b所不)，由所述位序号m减去一帧报文长度N(如图5b所不的情况，一帧报文长度N=1023位)，得到首帧正确报文的位序号n(即图5b中已经移动到译码单元最左侧的位序号)，从而得到首帧正确报文译码时间Tr = nXT，其中T为码元周期(此处的Tr和T与上述实施例相同)。图5b的情况可以看作由图5a的译码单元和码流接收单元均同时由右向左逐位移动了 (n-1)位码元才成功译出了第一帧正确报文的结果。[〇〇96]所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文译码时间Tr之后，计算得到应答器的输出报文响应时间Trsp = Tr-(tl-t2)，并将所述应答器的输出报文响应时间Trsp显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。此处与上述实施例相同。[〇〇97]优选地，所述首帧正确报文的位序号n是首帧正确报文的首位码元的位序号，即如图5b所示的n。由于码元周期T = 1.77iis时间很短，因此实际上可以选择这一帧正确报文中的某一位而不一定是第一位作为首帧正确报文的位序号，因此不应以首帧正确报文的首个位序号对本发明作出限制，即首帧正确报文的N位码元中的随便一位位序号均可以作为首帧正确报文的位序号。
[0098]本发明还提供了一种便携式应答器响应时间测试方法，包括校准阶段和测试阶段；
[0099]在校准阶段，上述的便携式应答器响应时间测试仪的存储器记录与A4接口发出启动磁通量? d 1相对应的输出电压为启动电压值。
[0100]作为一个优选实施例，在所述校准阶段，先用标准射频能量源向一个标准应答器发出具有启动磁通量①dl的射频能量，记录此时在所述标准应答器上感应出来的标准感应启动电压;然后以本发明的便携式应答器响应时间测试仪代替所述标准射频能量源向所述标准应答器发出射频能量，调整射频能量的大小，使所述标准应答器上感应出所述的标准感应启动电压，认为此时A4接口发出的磁通量正好达到启动磁通量? dl，记录此时所述便携式应答器响应时间测试仪的增益控制单元的输出电压为启动电压值，并将其存储在处理单元的存储器上。
[0101]在测试阶段包括如下步骤:
[0102]所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时记录开始计时的时刻，记为t = 0的时刻，如图2所示。
[0103]实时采集增益控制单元的输出电压，通过增益控制单元的输出电压来表征磁通量;并将所述输出电压与所述启动电压值进行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，记录该时刻为应答器启动时刻tl。
[0104]所述码流接收单元在接收到基带码流的第一个码元时，记录此时刻为开始收码时亥 Ijt2;
[0105]所述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号(调制标准通信能量信号的波幅)，并将其发送给功放单元，从而调整A4接口发出射频能量。
[0106]直到所述A4接口向外发出达到启动磁通量? dl的射频能量激活被测应答器，被测应答器接收所述射频能量，将应答器输出报文以码流调制信号的方式向外发送。
[0107]所述A1接口接收被测应答器发出的码流调制信号(比如FSK和/或PSK的调制信号)，经过滤波放大电路的滤波、放大，再经过解调单元将其解调为对应于1、〇数字信号的方波的基带码流，如图3所示，再经过所述码流接收单元发送给所述译码单元。
[0108]所述译码单元将接收到的所述基带码流译码成传输报文；在译出首帧正确报文时，译码单元直接将所述首帧正确报文的位序号n发给所述处理单元(如图lb的情况)，或码流接收单元将其基带码流的最前端(即即将发送给译码单元)的码元的位序号m作(m-N)的计算后将结果n(即计算得到译码单元中当前的首帧正确报文的位序号n)发给处理单元(如图la的情况，可以在码流接收单元或处理单元作所述的(m-N)的运算，其中N的概念同前述的一帧报文长度)；所述处理单元计算得到首帧正确报文译码时间Tr = nXT，其中T为码元周期。[〇1〇9]所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文的位序号n(优选地，可以是首帧正确报文的首位码元的位序号n)之后，根据图2的tl、t2、 1^8口、1'1'的关系，计算得到应答器的输出报文响应时间1^8口 = 1'1-(1:142)，
[0110]所述应答器的输出报文响应时间显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。
[0111]本发明的处理单元可以是MCU(Micro Control Uint微型控制单元)、CPLD (Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件)或者FPGA、DSP、ARM等硬件； 存储器可以是EEPR0M(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、FLASH、SD卡、TF卡、U盘等存储介质;计数器可以是集成计数器芯等，运算器可以是微控制器等，滤波放大器可以是电容、电阻和运放组成的有源放大电路;功放单元可以是NPN型三极管或现有技术中其它能起到功放作用的电子元件；解调单元可以是 FPGA、DSP等硬件;译码单元可以是FPGA、DSP等硬件;显示模块可以是显示器;A1接口和A4接口为电线线圈。
[0112]本发明的便携式应答器响应时间测试仪，能够在应答器安装现场，对应答器的输出报文响应时间进行测量，一方面避免了将应答器拆卸回实验室进行检测的麻烦；另一方面，现场测量能反映应答器在现场的真实工作情况，避免了由环境因素所引起的、应答器在现场出现问题而在返回工厂后无法复现问题的情况。
[0113]总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种便携式应答器响应时间测试仪，包括处理单元、信号发生器、增益控制单元、功 放单元、A4接口； A1接口、滤波放大电路、解调单元、码流接收单元、译码单元；电源模块，显 不丰旲块；所述处理单元包括计时器、运算器、存储器，所述计时器用以记录关键时刻，所述关键 时刻包括应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2;所述运算器计算首帧正确报文译码时间Tr;所述处理单元与增益控制单元、功放单元、A4接口顺序连接;所述处理单元还与译码单 元、码流接收单元、解调单元、滤波放大电路、A1接口顺序连接;所述处理单元还与码流接收 单元连接；所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时由所述计时器记录开始计时的 时刻；所述信号发生器与增益控制单元连接，并向增益控制单元发出标准通信能量信号；所 述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号，并将其发送给功 放单元，从而调整A4接口发出射频能量；所述处理单元在校准阶段存储使A4接口发出启动磁通量? dl的启动电压值;所述处理 单元在测量阶段实时采集增益控制单元的输出电压，将所述输出电压与所述启动电压值进 行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，所述计时器记录该时刻为应答器启动 时刻tl;所述功放单元，用以对调制的标准通信能量信号进行功率放大并将其发送给A4接口；所述A4接口，通过电磁耦合方式将接收到的功率放大的调制标准通信能量信号作为激 发能量向外发射；所述A1接口，用以接收被测应答器发出的码流调制信号，并将所述码流调制信号发送 给所述滤波放大电路；所述滤波放大电路对接收到的所述码流调制信号进行滤波、放大，然后将滤波放大信 号发送给解调单元；所述解调单元将接收到的滤波放大信号解调为基带码流，并将基带码流发送给所述码 流接收单元；所述码流接收单元存储接收到的基带码流，记录基带码流的位序号m;所述码流接收单 元在接收到基带码流的第一个码元的同时，向所述处理单元发出收码信号；所述处理单元在接收到所述收码信号时，所述计时器记录此时刻为开始收码时刻t2;所述译码单元，用以将接收到的所述基带码流译码成传输报文;在译出首帧正确报文 时，向处理单元发出正确译码状态位；所述处理单元在接收到译码单元的所述正确译码状态位后，获取所述码流接收单元此 时的位序号m，由所述位序号m减去一帧报文长度N，得到首帧正确报文的位序号n，从而得到 首帧正确报文译码时间Tr = nXT，其中T为码元周期；所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文译码 时间Tr之后，计算得到应答器的输出报文响应时间Trsp = Tr-(tl-t2)，并将所述应答器的 输出报文响应时间Trsp显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。2.—种便携式应答器响应时间测试仪，包括处理单元、信号发生器、增益控制单元、功 放单元、A4接口； A1接口、滤波放大电路、解调单元、码流接收单元、译码单元；电源模块，显不丰旲块；所述处理单元包括计时器、运算器、存储器，所述计时器用以记录关键时刻，所述关键 时刻包括应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2;所述运算器计算首帧正确报文译码时间Tr;所述处理单元与增益控制单元、功放单元、A4接口顺序连接;所述处理单元还与译码单 元、码流接收单元、解调单元、滤波放大电路、A1接口顺序连接;所述处理单元还与码流接收 单元连接；所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时由所述计时器记录开始计时的 时刻；所述信号发生器与增益控制单元连接，并向增益控制单元发出标准通信能量信号；所 述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号，并将其发送给功 放单元，从而调整A4接口发出射频能量；所述处理单元在校准阶段存储使A4接口发出启动磁通量? dl的启动电压值;所述处理 单元在测量阶段实时采集增益控制单元的输出电压，将所述输出电压与所述启动电压值进 行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时，所述计时器记录该时刻为应答器启动 时刻tl;所述功放单元，用以对调制的标准通信能量信号进行功率放大并将其发送给A4接口；所述A4接口，通过电磁耦合方式将接收到的功率放大的调制标准通信能量信号作为激 发能量向外发射；所述A1接口，用以接收被测应答器发出的码流调制信号，并将所述码流调制信号发送 给所述滤波放大电路；所述滤波放大电路对接收到的所述码流调制信号进行滤波、放大，然后将滤波放大信 号发送给解调单元；所述解调单元将接收到的滤波放大信号解调为基带码流，并将基带码流发送给所述码 流接收单元；所述码流接收单元存储接收到的基带码流;所述码流接收单元在接收到基带码流的第 一个码元的同时，向所述处理单元发出收码信号；所述处理单元在接收到所述收码信号时，所述计时器记录此时刻为开始收码时刻t2;所述译码单元，用以将接收到的所述基带码流译码成传输报文;在译出首帧正确报文 时，将首帧正确报文的位序号n发给所述处理单元；所述处理单元在接收到所述首帧正确报文的位序号n后，得到首帧正确报文译码时间 Tr = nXT，其中T为码元周期；所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文的位 序号n之后，计算得到应答器的输出报文响应时间TrSp = Tr-(tl-t2)，并将所述应答器的输 出报文响应时间Trsp显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。3.根据权利要求1或2所述的便携式应答器响应时间测试仪，其特征在于，所述首帧正 确报文的位序号n是首帧正确报文的首位码元的位序号。4.一种便携式应答器响应时间测试方法，包括校准阶段和测试阶段；在校准阶段，权利要求1至3之一所述的便携式应答器响应时间测试仪的存储器记录与 A4接口发出启动磁通量? d 1相对应的输出电压为启动电压值；在测试阶段包括如下步骤，所述处理单元向增益控制单元发出能量触发信号，同时记录开始计时的时刻；实时采集增益控制单元的输出电压，通过增益控制单元的输出电压来表征磁通量;并 将所述输出电压与所述启动电压值进行比较;在所述输出电压刚达到所述启动电压值时， 记录该时刻为应答器启动时刻tl;所述码流接收单元在接收到基带码流的第一个码元时，记录此时刻为开始收码时刻 t2 ；所述增益控制单元根据处理单元的能量触发信号，调制标准通信能量信号，并将其发 送给功放单元，从而调整A4接口发出射频能量；直到所述A4接口向外发出达到启动磁通量?dl的射频能量激活被测应答器，被测应答 器接收所述射频能量，将应答器输出报文以码流调制信号的方式向外发送；所述A1接口接收被测应答器发出的码流调制信号，经过滤波放大电路的滤波、放大，再 经过解调单元将其解调为基带码流，再经过所述码流接收单元发送给所述译码单元；所述译码单元将接收到的所述基带码流译码成传输报文;在译出首帧正确报文时，将 所述首帧正确报文的位序号n发给所述处理单元;所述处理单元计算得到首帧正确报文译 码时间Tr = n X T，其中T为码元周期；所述处理单元在接收到所述应答器启动时刻tl、开始收码时刻t2、首帧正确报文的位 序号11之后，计算得到应答器的输出报文响应时间1^8口 = 1'1-(1:142)，所述应答器的输出报文响应时间显示到所述显示模块和/或存储到所述存储器中。5.根据权利要求4所述的便携式应答器响应时间测试方法，其特征在于，在所述校准阶段，先用标准射频能量源向一个标准应答器发出具有启动磁通量?dl的 射频能量，记录此时在所述标准应答器上感应出来的标准感应启动电压;然后以权利要求1 至3之一所述的便携式应答器响应时间测试仪代替所述标准射频能量源向所述标准应答器 发出射频能量，调整射频能量的大小，使所述标准应答器上感应出所述的标准感应启动电 压，认为此时A4接口发出的磁通量正好达到启动磁通量? dl，记录此时所述便携式应答器 响应时间测试仪的增益控制单元的输出电压为启动电压值，并将其存储在处理单元的存储 器上。6.根据权利要求4或5所述的便携式应答器响应时间测试方法，其特征在于，所述首帧正确报文的位序号n是首帧正确报文的首位码元的位序号。
【文档编号】H04B17/29GK105978638SQ201610511605
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】刘洋, 吕彦斌, 王永和, 刘星宇, 赵群, 张亚洲
【申请人】北京交大思诺科技股份有限公司