一种用于接收GSM-R信号的接收装置

摘要

一种用于接收GSM-R信号的GSM-R接收装置，该接收装置采用双通道的输入结构，上行信号接收通道接收的信号频率范围为885MHz-889MHz，下行信号接收通道接收的信号频率范围为930MHz-934MHz，每个通道采用相同的结构，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、上行信号声表面波滤波器模块、上行信号低噪声放大器模块、上行信号UHF接收机模块、上行信号中频滤波器模块和上行信号中频放大器模块；控制单元通过控制UHF接收机进行信道选择。本发明在降低制造成本的同时，能够适应各种复杂的工作环境，为GSM-R铁路监测提供解决方案。

主权项

一种用于接收GSM‑R信号的接收装置，其特征在于，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；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，其中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；下行信号接收通道接收的信号频率范围为930MHz‑934MHz，下行信号接收通道由6个模块构成，分别是下行信号接收天线（108）、下行信号声表面波滤波器模块（109）、下行信号低噪声放大器模块（110）、下行信号UHF接收机模块（111）、下行信号中频滤波器模块（112）和下行信号中频放大器模块（113）；下行信号接收天线（108）采用接收频段在900‑1000MHz的单鞭天线，接收930MHz‑934MHz下行频段的信号；下行信号声表面滤波器模块（109）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942.5.5MHz，带宽为35MHz的带通滤波器，匹配网络由电容C1和电感L1组成，声表面滤波器接收下行信号接收天线（108）发来的信号经匹配网络发送至下行信号低噪声放大器模块（110），电容C1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L1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；下行信号低噪声放大器模块（110）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C7和电感L6组成，低噪声放大器接收上行信号声表面滤波器模块（110）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（111），电容C7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L6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；下行信号 UHF接收机模块（111）采用的是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（110）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low‑side模式，low‑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= UHF接收机中混频器的输入信号的频率‑本地振荡器输出信号的频率，其中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（111）中外围匹配电路包括调谐电感，元件L11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4.7nH‑5.1nH的电感；下行信号中频滤波器模块（112）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C38和电阻R16，电容C38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R16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L16和电容C58，电感L16串联在中频滤波器与中频放大器之间的信号通路上，电容C58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，下行信号UHF接收机模块（112）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（113）；下行信号中频放大器模块（113）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；控制单元通过控制UHF接收机进行信道选择。