大容量應(yīng)答器接收模塊（BTM）中濾波器的設(shè)計(jì)分析

陳國(guó)春　劉洋

【摘 要】應(yīng)答器傳輸模塊（BTM）是車載設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備之一，用于解調(diào)地面應(yīng)答器發(fā)送的應(yīng)答器報(bào)文。為了適應(yīng)新式雙信道應(yīng)答器，BTM需要重新設(shè)計(jì)傳輸通道，評(píng)估雙通道的影響。大容量應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)滿足互聯(lián)互通要求，兼容既有應(yīng)答器。

【關(guān)鍵詞】大容量應(yīng)答器；BTM；濾波器；PSK

0 引言

在我國(guó)既有線采用列車控制記錄裝置（LKJ）作為控車設(shè)備，既有 LKJ采用車載存儲(chǔ)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的方式，走行線路上任一處線路參數(shù)發(fā)生變化，均需進(jìn)行LKJ數(shù)據(jù)的換裝。我國(guó)目前機(jī)車調(diào)配頻繁、既有線路數(shù)據(jù)變化及施工改造頻繁等現(xiàn)實(shí)情況下，勢(shì)必帶來大量的LKJ數(shù)據(jù)編制、更換工作，難免出現(xiàn)數(shù)據(jù)換裝漏、錯(cuò)問題，直接影響運(yùn)行安全。為了使LKJ的數(shù)據(jù)來源從車載轉(zhuǎn)移到地面，需要采用應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)向車上發(fā)送LKJ數(shù)據(jù)。

由于既有線復(fù)雜，LKJ線路數(shù)據(jù)龐大，改造所需應(yīng)答器數(shù)量龐大，為了降低改造成本，鐵路總公司提出一種雙信道（FSK+PSK）方案，在既有應(yīng)答器基礎(chǔ)上增加一個(gè)9.032MHz的PSK數(shù)據(jù)傳輸通道。針對(duì)此種應(yīng)答器，本文提出了一種BTM 接收模塊濾波器的設(shè)計(jì)，實(shí)際測(cè)試能很好的完成信號(hào)的前端處理，具有很高的靈敏度和較強(qiáng)的噪聲抑制能力，可靠地完成了FSK和PSK信號(hào)的分離。

1 BTM濾波器模塊設(shè)計(jì)

點(diǎn)式應(yīng)答器與車載天線設(shè)備的通信接口為A 接口。其物理層的定義為：

應(yīng)答器的上下行鏈路：

下行鏈路（車-地傳輸）：功率載頻：27.095MHz ±5kHz

上行鏈路（地-車傳輸）：中心頻率：（FSK）4.234MHz±200kHz，

新增（PSK）9.032MHz±350kHz

在整個(gè)鏈路中，下行鏈路發(fā)射較強(qiáng)的27.095MHz信號(hào)，用于激活地面應(yīng)答器。由于電磁波在空間中衰減較快，整個(gè)地面應(yīng)答器要能工作在一個(gè)較低的功耗條件下，因此上行鏈路中地面應(yīng)答器發(fā)射的FSK和PSK信號(hào)強(qiáng)度也相對(duì)較弱。由于車載BTM設(shè)備收發(fā)共用一個(gè)天線，車載天線接收到的弱FSK和PSK信號(hào)淹沒在強(qiáng)27.095MHz信號(hào)中。對(duì)于接收模塊來說最基本的功能就是在濾除強(qiáng)功率信號(hào)同時(shí)，對(duì)弱FSK和PSK信號(hào)進(jìn)行提取和處理，具體來說包括對(duì)FSK和PSK信號(hào)的放大，對(duì)其他頻段干擾噪聲的濾除，對(duì)FSK和PSK信號(hào)的解調(diào)從而得到原始報(bào)文信息。

1.1 接收部分濾波器設(shè)計(jì)

圖1 接收信號(hào)處理流程圖

對(duì)下行鏈路信號(hào)的處理主要是濾除27M信號(hào)并分離FSK和PSK信號(hào)。27M濾除模塊需要完成對(duì)27.095MHz 信號(hào)的濾除同時(shí)盡量不會(huì)對(duì)FSK和PSK信號(hào)產(chǎn)生衰減。因此27M濾除模塊的設(shè)計(jì)采用階切比雪夫型低通濾波器。設(shè)計(jì)完成后通過頻譜分析可以得到圖1： 低通濾波器的截止頻率為12MHz可以使9MPSK信號(hào)不失真，27.059MHz信號(hào)衰減可達(dá)到-76dB，27M信號(hào)初步得到抑制。

PSK模塊主要完成傳輸9.032MHz信號(hào)、抑制FSK信號(hào)和殘余的27M信號(hào)。設(shè)計(jì)采用6階切比雪夫型帶通濾波器。設(shè)計(jì)帶寬4MHz，參照PSK頻譜圖3，能完整傳輸主瓣和第一旁瓣，PSK帶通濾波器仿真S21參數(shù)如圖4。

FSK模塊主要完成傳輸3.951MHz和4.515MHz信號(hào)、抑制FSK信號(hào)和殘余的27M信號(hào)。設(shè)計(jì)采用6階切比雪夫 型帶通濾波器。設(shè)計(jì)帶寬2.8MHz，能夠完整傳輸 3.951MHz和4.515MHz信號(hào)，F(xiàn)SK帶通濾波器仿真S21參數(shù)如圖5。

2 結(jié)論

本文在CTCS 標(biāo)準(zhǔn)的框架下，較為成功的完成了大容量應(yīng)答器系統(tǒng)中車載BTM 設(shè)備濾波器的設(shè)計(jì)。在整體的調(diào)試中，BTM 濾波模塊能夠很好的跟其他模塊配合工作，不僅能夠成功的將微弱的FSK和PSK信號(hào)從27.095MHz的功率信號(hào)中提取出來，且能兼容歐標(biāo)應(yīng)答器系統(tǒng)。

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[責(zé)任編輯：王偉平]