[發(fā)明專利]一種用于接收GSM-R信號的接收裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210564097.X
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103001687A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賽景波;劉霄;劉杰;佟秋薇;李志敏;劉瑞;褚丹丹
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04B7/08
• 分類號: H04B7/08;H04B1/16
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于接收GSM-R（GSM?for?Railways）信號的GSM-R信號接收裝置，特別涉及改善其在復(fù)雜環(huán)境下的接收性能，能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)接收GSM-R信號上行頻段和下行頻段，并且在頻率范圍內(nèi)，對其信道進(jìn)行程控掃描。

背景技術(shù)

GSM_R是專門為滿足鐵路應(yīng)用而開發(fā)的數(shù)字式的無線通信系統(tǒng)，是專用移動通信的一種，專用于鐵路日常通信。在我國鐵路，其上行頻段為885MHz-889MHz，下行頻段為930MHz-934MHz，上行頻段指終端發(fā)射頻率，下行頻段指終端的接收頻率，信道帶寬為200KHz，系統(tǒng)總體包括網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)、運(yùn)行和業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)和終端設(shè)備四個(gè)部分。

GSM-R作為鐵路通信的專用系統(tǒng)，其通信質(zhì)量的好壞，對鐵路系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，因此對鐵路信號的監(jiān)測變得尤為重要。通常的監(jiān)測是通過移動的監(jiān)測車輛搭載復(fù)雜的監(jiān)測設(shè)備，對鐵路沿線的GSM-R信號進(jìn)行監(jiān)測，以確定干擾源并排除，這種方式不但需要大量的人力和物力，而且對于復(fù)雜環(huán)境下的監(jiān)測存在限制，尤其是在地形復(fù)雜、環(huán)境溫度和干擾環(huán)境復(fù)雜的情況下，對于信號的采集存在諸多不利的因素。同時(shí)由于檢測設(shè)備大多采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能性復(fù)雜的接收裝置，圖2A和2B給出了兩種常用接收裝置的結(jié)構(gòu)功能框圖，對于專門用來監(jiān)測GSM-R信號的監(jiān)測系統(tǒng)來說，浪費(fèi)資源的同時(shí)，增加了這個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解現(xiàn)有技術(shù)中存在的抗干擾能力差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不便的問題，?本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

該GSM-R接收裝置由兩個(gè)通道和控制單元組成，兩個(gè)通道分別是上行信號接收通道和下行信號接收通道，控制單元通過控制UHF接收機(jī)進(jìn)行信道選擇。圖1給出了其整體的結(jié)構(gòu)框圖。

上行信號接收通道接收的信號頻率范圍為885MHz-889MHz，上行信號接收通道由6個(gè)模塊構(gòu)成，分別是上行信號接收天線（101）、上行信號聲表面波濾波器模塊（102）、上行信號低噪聲放大器模塊（103）、上行信號UHF接收機(jī)模塊（104）、上行信號中頻濾波器模塊（105）和上行信號中頻放大器模塊（106）；上行信號接收天線（101）采用接收頻段在800-900MHz的單鞭天線，接收885MHz-889MHz上行頻段的信號；上行信號聲表面濾波器模塊（102）由聲表面濾波器和匹配網(wǎng)絡(luò)組成，聲表面濾波器采用中心頻率為881.5MHz，帶寬為25MHz的帶通濾波器，匹配網(wǎng)絡(luò)由電容C3和電感L3組成，聲表面濾波器接收上行信號接收天線（101）發(fā)來的信號經(jīng)匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上行信號低噪聲放大器模塊（103），電容C3串聯(lián)在聲表面波濾波器輸出端與低噪聲放大器輸入端的信號通路中，電感L3并聯(lián)在聲表面波濾波器輸出端與低噪聲放大器輸入端的信號通路中；上行信號低噪聲放大器模塊（103）由低噪聲放大器和輸出端匹配網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，低噪聲放大器采用噪聲系數(shù)為1.51dB，增益范圍17.9dB-15dB的低噪聲放大器，該低噪聲放大器輸出三階交調(diào)截取點(diǎn)為37dBm，工作頻率范圍為50MHz-3GHz，輸出端匹配網(wǎng)絡(luò)由電容C15和電感L5組成，低噪聲放大器接收上行信號聲表面濾波器模塊（102）發(fā)送的信號，經(jīng)輸出端匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上行信號UHF接收機(jī)模塊（104），電容C15串聯(lián)在低噪聲放大器輸出端和UHF接收機(jī)輸入端的信號通路中，電感L5并聯(lián)在低噪聲放大器輸出端和UHF接收機(jī)輸入端的信號通路中；上行信號UHF接收機(jī)模塊（104）包括的UHF接收機(jī)及其外圍的匹配電路，UHF接收機(jī)集成了低噪聲放大器和混頻器，通過UHF接收機(jī)的3腳信號輸入端，將經(jīng)上行信號低噪聲放大器模塊（103）的輸出信號輸入到集成在UHF接收機(jī)中的低噪聲放大器，完成信號的第二次放大，將UHF接收機(jī)中的低噪聲放大器輸出的信號經(jīng)UHF接收機(jī)的混頻器完成信號的下變頻，從UHF接收機(jī)的28腳中頻信號輸出端輸出中頻信號，UHF接收機(jī)由SPI總線配置為high-side模式，high-side模式作為混頻器的工作模式，該模式下混頻器輸出的中頻信號的頻率=本地振蕩器輸出信號的頻率-UHF接收機(jī)中混頻器的輸入信號的頻率（即UHF接收機(jī)中低噪聲放大器輸出信號的頻率），UHF接收機(jī)模塊（104）中外圍匹配電路包括調(diào)諧電感，元件L13作為調(diào)諧電感，并聯(lián)在UHF接收機(jī)的模擬輸入引腳10和模擬輸入引腳11，采用6.5nH-6.8nH的電感；上行信號中頻濾波器模塊（105）包括中頻濾波器及匹配網(wǎng)絡(luò)，中頻濾波器采用中心頻率為10.7MHz的陶瓷濾波器，中頻濾波器的帶寬為230KHz，匹配網(wǎng)絡(luò)包括中頻濾波器的輸入端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及輸出端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，輸入端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括電容C37和電阻R17，電容C37串聯(lián)在UHF接收機(jī)中頻輸出端與中頻濾波器之間的信號通路上，電阻R17并聯(lián)在UHF接收機(jī)中頻輸出端與中頻濾波器之間的信號通路上，輸出端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含電感L17和電容C59，電感L17串聯(lián)在中頻濾波器與中頻放大器之間的信號通路上，電容C59并聯(lián)聯(lián)在中頻濾波器與中頻放大器之間的信號通路上，完成中頻濾波器的輸出端阻抗匹配，上行信號UHF接收機(jī)模塊（104）輸出的下變頻信號經(jīng)過中頻濾波器的輸入端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)入中頻濾波器濾波，再經(jīng)輸出端阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上行信號中頻放大器模塊（106）；上行信號中頻放大器模塊（106）由增益為16.5dB，工作頻段為DC-1000MHz，噪聲系數(shù)為3dB的中頻放大器級聯(lián)構(gòu)成，中頻放大器模塊采用3級級聯(lián)的方式；