一种gsm-r频段监测终端的接收前端的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种GSM-R频段监测终端的接收前端。
【背景技术】
[0002]GSM-R通信系统是专门为满足铁路应用而开发的数字式的无线通信系统，它基于GSM的基础设施及其提供的语音调度业务，在铁路沿线采用线状覆盖蜂窝组网。GSM-R通信系统的上行频段是885MHz?889MHz，下行频段是930MHz?934MHz，其与GSM通信系统的区别只是在小区频率组的分配和重叠的不同。近年来，我过高速铁路建设不断加快，相继有多条高铁开通运行，加到GSM-R专用频率的保护度，确保GSM-R专用频率的使用安全，对于提尚铁路运输效率和保障尚铁的安全运彳丁具有十分重要的意义。
[0003]作为一个专用网络，GSM-R通信系统需要良好的信号接收，影响GSM-R的干扰源分为内部干扰和外部干扰，其中内部干扰主要是频率规划和小区规划不当造成的同频、邻频干扰或直放站对GSM-R系统的干扰，而外部干扰源主要为GSM网络的干扰。由于历史原因，GSM-R通信系统使用的频率不是专用频率，而是与GSM网络进行空间共用，影响GSM-R通信的最主要干扰就是来自于采用相同频率的GSM网络。当GSM-R频段内的干扰达到一定程度时，会出现通信质量下降、移动终端掉网、呼叫失败、通话终端、列控车载设备与铁路GSM-R基站间无线链接超时中断等现象，严重时会导致列车异常制动、降级运行等，影响高速铁路的运输效率吧。对铁路而言，GSM-R通信系统的通信质量是至关重要的，特别是在承载列车控制数据业务时，通信质量的好坏直接关系到铁路运输的安全和效率，因此，为保障列车运行安全和高效运输，需要铁路部门和无线电管理机构构建GSM-R通信系统频谱保护机制，在高速铁路沿线搭建GSM-R频段实时监测系统，通过对GSM-R频段的实时监测，在高速铁路沿线建设频率保护带，有效消除无线电干扰，保障铁路无线电通信畅通，在对GSM-R进行有效的监测并对监测数据进行分析是GSM-R网络优化的基材，同时，通过对信号的监测，能够及时地反应GSM-R信号的运行质量，为及时准确消除故障，优化资源配置，盖上运行环境提供保障。
[0004]目前GSM-R频段监测终端的接收前端多为宽带接收前端，要满足对GSM-R信号的多通道监测则需要多个宽带接收前端来一起实现，在体积，功耗和成本上难以满足系统需求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种成本低、可扩展性好、体积小、功耗低以及更适合室外使用的GSM-R频段监测终端的接收前端。
[0006]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:一种GSM-R频段监测终端的接收前端，包括信道单元和频率合成单元，所述信道单元包括实时监测通道和扫描监测通道；实时监测通道包括依次连接的第一天线、第一带通滤波器、第一放大器和功分器，所述功分器两个输出端分别对应连接上行监测通道和下行监测通道；
[0007]上行监测通道接收的信号频率范围为885MHz?889MHz ;上行监测通道包括依次连接的第一上行声表滤波器、第一上行放大器、第二上行声表滤波器、上行数控衰减器、第二上行放大器、第三上行声表滤波器、上行混频器、上行中频滤波器和上行中频放大器，所述上行中频放大器输出端连接DSP (digital signal processing，数字信号处理)；
[0008]下行监测通道接收的信号频率范围为930MHz?934MHz ;下行监测通道包括依次连接的第一下行声表滤波器、第一下行放大器、第二下行声表滤波器、下行数控衰减器、第二下行放大器、第三下行声表滤波器、下行混频器、下行中频滤波器和下行中频放大器，所述下行中频放大器输出端连接DSP ;
[0009]扫描监测通道接收的信号频率范围为137MHz?960MHz ;扫描监测通道包括依次连接的第二天线、第二带通滤波器、第二放大器、第一低通滤波器、第一混频器、第二低通滤波器、第三放大器、第一声表滤波器、数控衰减器、第四放大器、第二声表滤波器、第二混频器、中频滤波器和中频放大器，所述中频放大器的输出端连接DSP ;
[0010]所述频率合成单元包括867MHz本振锁相环、1298MHz本振锁相环和1415MHz?2238MHz本振锁相环，所述867MHz本振锁相环输出端分别与上行混频器和下行混频器输入端连接，所述1415MHz?2238MHz本振锁相环输出端连接第一混频器的输入端，1298MHz本振锁相环输出端连接第二混频器的输入端。
[0011]优选的，所述第一天线为频率范围在800MHz?1000MHz的鞭状天线；第二天线为频率范围在137MHz?960MHz的盘锥天线，所述功分器为四功分器，将输入的信号分为四路输出，其中一路输出与上行监测通道连接，一路输出与下行监测通道；另外两路输出与解码模块连接。
[0012]优选的，所述实时监测通道中第一带通滤波器包括800MHz的高通滤波器和1000MHz的低通滤波器；所述扫描监测通道中第二带通滤波器包括137MHz的高通滤波器和960MHz的低通滤波器；
[0013]所述实时监测通道中上行监测通道第一上行声表滤波器、第二上行声表滤波器和第三上行声表滤波器的中心频率为887MHz，带宽为20MHz ;
[0014]所述实时监测通道中下行监测通道第一下行声表滤波器、第二下行声表滤波器和第三下行声表滤波器中心频率为932MHz，带宽为20MHz ;
[0015]所述扫描检测通道中第一声表滤波器和第二声表滤波器中心频率为1278MHz，带宽为20MHz ;所述扫描检测通道中第一低通滤波器为960MHZ低通滤波器，所述扫描检测通道中第二低通滤波器为1278MHZ低通滤波器。
[0016]优选的，所述实时监测通道中上行监测通道的上行中频滤波器、下行监测通道的下行中频滤波器和扫描监测通道中的中频滤波器均为由LC搭建的五阶切比雪夫带通滤波器。
[0017]优选的，所述实时监测通道中第一放大器为低噪声放大器
[0018]所述实时监测通道中上行监测通道第一上行放大器包括第一单刀四掷射频开关、第二单刀四掷射频开关、第一低噪声放大器、10dB?15dB第一衰减器和20dB?30dB第一衰减器组成；所述第一单刀四掷射频开关动触点连接第一上行声表滤波器的输出端，第一静触点、第二静触点和第三静触点分别连接第一低噪声放大器、10dB?15dB第一衰减器和20dB?30dB第一衰减器的输入端；所述第二单刀四掷射频开关动触点连接第二上行声表滤波器的输入端，第一静触点、第二静触点和第三静触点分别连接第一低噪声放大器、10dB?15dB第一衰减器和20dB?30dB第一衰减器的输出端；第一单刀四掷射频开关的第四静触点连接第二单刀四掷射频开关SP4T的第四静触点连接；
[0019]所述实时监测通道中下行监测通道第一下行放大器包括第三单刀四掷射频开关、第四单刀四掷射频开关、第二低噪声放大器、10dB?15dB第一衰减器和20dB?30dB第一衰减器组成；所述第三单刀四掷射频开关动触点连接第一下行声表滤波器的输出端，第一静触点、第二静触点和第三静触点分别连接第二低噪声放大器、10dB?15dB第一衰减器和20dB?30dB第一衰减器的输入端；所述第四单刀四掷射频开关动触点连接第二下行声表滤波器的输入端，第一静触点、第二静触点和第三静触点分别连接第二低噪声放大器、10dB?15dB第一衰减器和20dB?30dB第一衰减器的输出端；第三单刀四掷射频开关的第四静触点连接第四单刀四掷射频开关SP4T的第四静触点连接；
[0020]所述扫描监测通道第二放大器包括第五单刀四掷射频开关、第六单刀四掷射频开关、第三低噪声放大器、10dB?15dB第三衰减器和20dB?30dB第三衰减器组成；所述第五单刀四掷射频开关动触点连接第二带通滤波器的输出端，第一静触点、第二静触点和第三静触点分别连接第三低噪声放大器、10dB?15dB第三衰减器和20dB?30dB第三衰减器的输入端；所述第六单刀四掷射频开关动触点连接第一低通滤波器的输入端，第一静触点、第二静触点和第三静触点分别连接第三低噪声放大器、10dB?15dB第三衰减器和20dB?30dB第三衰减器的输出端；第五单刀四掷射频开关的第四静触点连接第六单刀四掷射频开关SP4T的第四静触点连接；所述第三低噪声放大器的噪声系数为2dB，增益为15dB，输出三阶截点为41dBm。
[0021]更进一步的，所述第一单刀四掷射频开关、第二单刀四掷射频开关、第三单刀四掷射频开关、第四单刀四掷射频开关、第五单刀四掷射频开关和第六单刀四掷射频开关、上行数控衰减器、下行数控衰减器和数控衰减器分别通过FPGA (Field-Programmable GateArray,现场可编程门阵列)连接DSP，分别通过DSP控制第一单刀四掷射频开关、第二单刀四掷射频开关、第三单刀四掷射频开关、第四单刀四掷射频开关、第五单刀四掷射频开关和第六单刀四掷射频开关的工作状态。
[0022]优选的，所述频率合成单元中867MHz本振锁相环、1298MHz本振锁相环和1415MHz?2238MHz本振锁相环分别通过FPGA连接DSP，FPGA、867MHz本振锁相环、1298MHz本振锁相环和1415MHz?2238MHz本振锁相环分别连接10MHz的晶体振荡器，DSP通过FPGA对所述867MHz本振锁相环、1298MHz本振锁相环和1415MHz?2238MHz本振锁相环进行控制，产生相应的本振信号分别送往信道单元的实时监测通道和扫描监测通道。
[0023]更进一步的，所述867MHz本振锁相环包括第一压控振荡器、第一频率合成器、第一无源环路滤波器、二分频器和第一缓冲放大器；所述第一频率合成器为ADF4113芯片，其中第一频率合成器的参考输入端1^^管脚连接10MHz的晶体振荡器；第一频率合成器的CLK、DATA和LE三个管脚分别连接FPGA，第一频率合成器的电荷栗输出端CP管脚通过第一无源环路滤波器连接第一压控振荡器的输入端；第一压控振荡器的输出端连接第一频率合成器的射频