一种铁路应用的GPS数字光纤直放站的制作方法

本实用新型涉及GPS通信系统领域，具体是一种铁路应用的GPS数字光纤直放站。

背景技术：

目前中国铁路一直处于高速发展阶段，列车数量不断增长，所以新建了多个动车编组站。

动车出入库检查和部分编组时在室内进行，但室内无法接收到GPS信号，对动车和车厢定位无法有效进行。

此外，列车在长大隧道内也会长时间无法接收GPS定位信号，故无法进行GPS跟踪与定位，给列车安全带了隐患。

为满足室内和隧道内的GPS信号覆盖，以前采用GPS模拟直放站来解决弱场覆盖问题，但模拟直放站存在以下几个问题：①需求光纤资源多；②近端机无法多级级联远端机；③光纤损耗对远端机输出功率影响较大；④无法补偿各个远端站之间的时延，无法抑制多径，各个远端之间存在多径干扰等问题。在实际应用过程中带来了一些不便。

综上所述，GPS数字光纤直放站解决了模拟直放站存在问题，更加有效的满足室内和隧道内的GPS信号覆盖。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种铁路应用的GPS数字光纤直放站, 采用定制GPS有源天线，解决了室内和隧道内GPS信号覆盖问题，支持多种组网方式，星型、链型、环型和混合型组网，为定制GPS有源天线提供DC5V～12V/200m馈电射频接口。

本实用新型包括通过光纤连接的近端机和若干远端机，其中近端机通过GPS天线与GPS卫星连接，远端机与重发天线连接，所述的近端机包括依次连接的近端机滤波器、低噪放LNA和含变频的近端机数字中频模块，其中近端机滤波器与GPS天线连接，含变频的近端机数字中频模块通过光纤与每个远端机连接；所述的每个远端机均包括依次连接的含变频的远端机数字中频模块、功率放大器和远端机滤波器，其中，远端机滤波器与重发天线连接，每个远端机的含变频的远端机数字中频模块通过光纤与含变频的近端机数字中频模块连接或者与相邻的远端机中的含变频的远端机数字中频模块连接。

所述的近端机中各模块均连接有近端机电源模块和近端机MCU控制模块。

所述的远端机中模块均连接有远端机电源模块和远端机MCU控制模块。

所述的近端机和远端机之间的组网方式为星型、链型或环型。

所述的含变频的近端机数字中频模块和含变频的远端机数字中频模块均通过光模块与光纤连接。

主要应用原理为GPS有源接收天线将接收到的GPS信号通过GPS数字光纤直放站近端机进行低噪放放大后，再经过下变频器将GPS信号变频到中频信号（IF)，经模拟信号/数字信号转换（ADC）变换到数字信号，由数字处理单元将数字信号打包并转换为串行数据方式，再经数字光模块发送到GPS数字光纤直放站远端机。远端机接收到近端机下行数字信号，由数字处理单元解帧，再通过数字滤波处理，将得到的数字信号恢复为中频信号（IF)，再经上变频到GPS信号，再由功放模块放大后由重发天线将GPS信号覆盖到弱场去。

本实用新型有益效果在于：

1．具有时延调整功能，时延调整范围不小于100μs；

2．支持远程升级功能，网管软件支持远程升级功能，便于工程升级软件；

3．支持多种组网方式，星型、链型、环型和混合型组网；

4．满足防护等级为IP55要求，支持室外安装；

5．支持级联若干台远端机。

附图说明

图1为GPS数字光纤直放站应用拓扑图。

图2为GPS数字光纤直放站拓扑图。

图3为GPS数字光纤直放站星型组网图。

图4为GPS数字光纤直放站环型组网图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

本实用新型应用拓扑图如图1所示，包括通过光纤连接的近端机和若干远端机，其中近端机通过GPS天线与GPS卫星连接，远端机与重发天线连接。本实用新型具体拓扑图如图2所示，所述的近端机包括依次连接的近端机滤波器、低噪放LNA和含变频的近端机数字中频模块，其中近端机滤波器与GPS天线连接，含变频的近端机数字中频模块通过光纤与每个远端机连接；所述的每个远端机均包括依次连接的含变频的远端机数字中频模块、功率放大器和远端机滤波器，其中，远端机滤波器与重发天线连接，每个远端机的含变频的远端机数字中频模块通过光纤与含变频的近端机数字中频模块连接或者与相邻的远端机中的含变频的远端机数字中频模块连接。

所述的近端机中各模块均连接有近端机电源模块和近端机MCU控制模块。

所述的远端机中模块均连接有远端机电源模块和远端机MCU控制模块。

所述的含变频的近端机数字中频模块和含变频的远端机数字中频模块均通过光模块与光纤连接。

所述的近端机和远端机之间的组网方式为星型（如图3所示）、链型或环型（如图4所示）。

主要应用原理为GPS有源接收天线将接收到的GPS信号通过GPS数字光纤直放站近端机进行低噪放放大后，再经过下变频器将GPS信号变频到中频信号（IF)，经模拟信号/数字信号转换（ADC）变换到数字信号，由数字处理单元将数字信号打包并转换为串行数据方式，再经数字光模块发送到GPS数字光纤直放站远端机。远端机接收到近端机下行数字信号，由数字处理单元解帧，再通过数字滤波处理，将得到的数字信号恢复为中频信号（IF)，再经上变频到GPS信号，再由功放模块放大后由重发天线将GPS信号覆盖到弱场去。

安装与结构要求：

(1) 设备接口走线均采用下走线方式，以便挂壁安装；

(2) 本机能适应隧道内恶劣环境和无人值守的工作条件，机箱采用全密封外壳，防护等级支持IP55，体积和重量尽量小和轻；

(3) 满足电磁兼容屏蔽要求，电源接头采用防水航空接头，带屏蔽密封功能；

(4) 机箱设计合理，便于安装，适合挂壁、机柜等安装方式；

(5)具有各种光接口，如FC/PC,FC/APC等。

主要技术指标：

(1) 频率范围：1575.42 MHz±2 MHz；

(2) 输入阻抗：50 Ohm；

(3) 最大增益：50±3dB；

(4) 增益调节：0～30dB；

(5) 最大输出功率：40dBm±2dBm、30dBm±2dBm、20dBm±2dBm、10dBm±2dBm、0dBm±2dBm等，不限于上述最大输出功率值；

(6) ALC控制范围：≥15dBm；

(7) 传输时延：≤ 15μs；

(8) 时延调整范围：＞ 100μs；

(8) 噪声系数：≤ 4dB；

(10) 带内平坦度：≤1.5dB（p-p）；

(11) 输入输出驻波（VSWR）：≤ 1.4；

(12) 天线供电输出:DC5～12V/200mA；

（13）环型切换时间不大于10s。

电源与环境要求：

（1）电源要求：

1) 供电：交流AC220V，波动范围：AC154～286V；50Hz±5Hz；

或直流DC48V,波动范围：DC-40～-57V；

2）电源接头采用航空插头；

3）具有输入过压保护、输出过压保护、输出过流保护；

（2）工作环境：-25℃～+55℃；

电磁兼容要求：电磁兼容要求应符合GB/T 24338.5相关规定。

安全性要求：

接地：机箱有接地螺栓。

抗电强度：

电源接口：绝缘耐压≥1500V。

通信、检测接口：绝缘耐压≥1000V。

抗电磁干扰：

电源接口：有抗浪涌、抗尖峰电压、抗雷击电路保护。

通信、检测接口：有抗浪涌、抗尖峰电压、抗雷击电路保护。

安全保护：

电源接口：输入过压保护，输出过压保护，输出过流保护。

通信、检测接口：要有隔离保护。

为了防止设备的电缆接口被损坏，要求有电缆接头保护装置。

本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。