[发明专利]一种用于接收GSM-R信号的接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于接收GSM-R（GSM for Railways）信号的GSM-R信号接收装置，特别涉及改善其在复杂环境下的接收性能，能够实现同时接收GSM-R信号上行频段和下行频段，并且在频率范围内，对其信道进行程控扫描。

背景技术

GSM_R是专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，是专用移动通信的一种，专用于铁路日常通信。在我国铁路，其上行频段为885MHz-889MHz，下行频段为930MHz-934MHz，上行频段指终端发射频率，下行频段指终端的接收频率，信道带宽为200KHz，系统总体包括网络子系统、基站子系统、运行和业务支撑子系统和终端设备四个部分。

GSM-R作为铁路通信的专用系统，其通信质量的好坏，对铁路系统的正常运行起着至关重要的作用，因此对铁路信号的监测变得尤为重要。通常的监测是通过移动的监测车辆搭载复杂的监测设备，对铁路沿线的GSM-R信号进行监测，以确定干扰源并排除，这种方式不但需要大量的人力和物力，而且对于复杂环境下的监测存在限制，尤其是在地形复杂、环境温度和干扰环境复杂的情况下，对于信号的采集存在诸多不利的因素。同时由于检测设备大多采用结构复杂，功能性复杂的接收装置，图2A和2B给出了两种常用接收装置的结构功能框图，对于专门用来监测GSM-R信号的监测系统来说，浪费资源的同时，增加了这个监测系统的成本。

发明内容

为了解现有技术中存在的抗干扰能力差，结构复杂，使用不便的问题， 本发明采用了如下技术方案：

该GSM-R接收装置由两个通道和控制单元组成，两个通道分别是上行信号接收通道和下行信号接收通道，控制单元通过控制UHF接收机进行信道选择。图1给出了其整体的结构框图。

上行信号接收通道接收的信号频率范围为885MHz-889MHz，上行信号接收通道由6个模块构成，分别是上行信号接收天线（101）、上行信号声表面波滤波器模块（102）、上行信号低噪声放大器模块（103）、上行信号UHF接收机模块（104）、上行信号中频滤波器模块（105）和上行信号中频放大器模块（106）；上行信号接收天线（101）采用接收频段在800-900MHz的单鞭天线，接收885MHz-889MHz上行频段的信号；上行信号声表面滤波器模块（102）由声表面滤波器和匹配网络组成，声表面滤波器采用中心频率为881.5MHz，带宽为25MHz的带通滤波器，匹配网络由电容C3和电感L3组成，声表面滤波器接收上行信号接收天线（101）发来的信号经匹配网络发送至上行信号低噪声放大器模块（103），电容C3串联在声表面波滤波器输出端与低噪声放大器输入端的信号通路中，电感L3并联在声表面波滤波器输出端与低噪声放大器输入端的信号通路中；上行信号低噪声放大器模块（103）由低噪声放大器和输出端匹配网络构成，低噪声放大器采用噪声系数为1.51dB，增益范围17.9dB-15dB的低噪声放大器，该低噪声放大器输出三阶交调截取点为37dBm，工作频率范围为50MHz-3GHz，输出端匹配网络由电容C15和电感L5组成，低噪声放大器接收上行信号声表面滤波器模块（102）发送的信号，经输出端匹配网络发送至上行信号UHF接收机模块（104），电容C15串联在低噪声放大器输出端和UHF接收机输入端的信号通路中，电感L5并联在低噪声放大器输出端和UHF接收机输入端的信号通路中；上行信号UHF接收机模块（104）包括的UHF接收机及其外围的匹配电路，UHF接收机集成了低噪声放大器和混频器，通过UHF接收机的3脚信号输入端，将经上行信号低噪声放大器模块（103）的输出信号输入到集成在UHF接收机中的低噪声放大器，完成信号的第二次放大，将UHF接收机中的低噪声放大器输出的信号经UHF接收机的混频器完成信号的下变频，从UHF接收机的28脚中频信号输出端输出中频信号，UHF接收机由SPI总线配置为high-side模式，high-side模式作为混频器的工作模式，该模式下混频器输出的中频信号的频率=本地振荡器输出信号的频率-UHF接收机中混频器的输入信号的频率（即UHF接收机中低噪声放大器输出信号的频率），UHF接收机模块（104）中外围匹配电路包括调谐电感，元件L13作为调谐电感，并联在UHF接收机的模拟输入引脚10和模拟输入引脚11，采用6.5nH-6.8nH的电感；上行信号中频滤波器模块（105）包括中频滤波器及匹配网络，中频滤波器采用中心频率为10.7MHz的陶瓷滤波器，中频滤波器的带宽为230KHz，匹配网络包括中频滤波器的输入端阻抗匹配网络以及输出端阻抗匹配网络，输入端阻抗匹配网络包括电容C37和电阻R17，电容C37串联在UHF接收机中频输出端与中频滤波器之间的信号通路上，电阻R17并联在UHF接收机中频输出端与中频滤波器之间的信号通路上，输出端阻抗匹配网络包含电感L17和电容C59，电感L17串联在中频滤波器与中频放大器之间的信号通路上，电容C59并联联在中频滤波器与中频放大器之间的信号通路上，完成中频滤波器的输出端阻抗匹配，上行信号UHF接收机模块（104）输出的下变频信号经过中频滤波器的输入端阻抗匹配网络后进入中频滤波器滤波，再经输出端阻抗匹配网络发送至上行信号中频放大器模块（106）；上行信号中频放大器模块（106）由增益为16.5dB，工作频段为DC-1000MHz，噪声系数为3dB的中频放大器级联构成，中频放大器模块采用3级级联的方式；