一種鐵路專用同頻幹擾設備的製作方法

2023-10-11 23:33:44

本實用新型涉及GSM-R無線移動通信設備領域，具體是一種鐵路專用同頻幹擾設備。

背景技術：

目前鐵路通信和無線電管理部門對於GSM-R通信保障和專用頻段電磁環境保護，都是採取被動方式(而非對幹擾進行主動、實時監測和預報預警)，即當GSM-R系統出現影響正常通信的幹擾時才進行幹擾排除和查找工作，通常是工作人員使用頻譜監測設備對GSM-R進行頻譜分析，或使用移動通信網絡路測設備查找違法使用GSM-R頻率資源的基站，這樣只能解決很少一部份的幹擾，對於幹擾信號出現時間短、出現規律性不強等低截獲概率信號就難以監測抓捕到；而對於GSM-R同頻或鄰頻幹擾，就只有採用高鐵運行「天窗」時間，進行基站關電方式進行判別同頻信號情況，而這種方式是給鐵路運營安全帶來隱患，不符合鐵路GSM-R運行規範。

因此，目前還沒有完全有效的針對GSM-R幹擾特別是GSM-R同頻幹擾的實時監測、分析和查找的專用設備。

技術實現要素：

本實用新型為了解決現有技術的問題，提供了一種鐵路專用同頻幹擾設備，能對上行連續同頻幹擾源信號進行檢測和分析，同時實現基站或直放站下行信號的發射功率檢測。

本實用新型提供的鐵路專用同頻幹擾設備包括連接有45dB雙定向耦合器的基站或直放站、幹擾檢測模塊、功率監測模塊、控制單元和網管中心，所述的基站或直放站輸出的下行信號經過45dB雙定向耦合器的前向端和功率監測模塊傳輸至控制單元，基站或直放站接收的上行信號通過45dB雙定向耦合器的反向端和幹擾監測模塊傳輸至控制單元；所述的功率檢測模塊為寬範圍的檢波晶片，所述的幹擾監測模塊沿上行信號傳輸方向包括依次連接的濾波器、低噪聲放大器和幹擾監測單元，所述的控制單元通過乙太網與網管中心連接。

進一步改進，所述的濾波器採用通帶範圍在885MHz～889MHz的帶通濾波器模塊，插入損耗不大於1dB。

進一步改進，所述的低噪聲放大器具有增益50dB以上，噪聲係數不大於1.0dB。

進一步改進，所述的幹擾監測單元採用高接收靈敏度的SI4432接收器晶片，接收靈敏度最高為-116dBm。

進一步改進，所述的控制單元採用LPC1700系列Cortex-M3微控制器控制平臺。

進一步改進，所述的幹擾檢測模塊、功率監測模塊和控制單元均與電源模塊連接，電源模塊滿足電磁兼容，支持寬動態電源輸入電壓，輸入電壓為AC220V±30％。

一種鐵路專用同頻幹擾設備的工作方法，包括以下步驟：

1)在基站或直放站饋線部分連接45dB雙定向耦合器；

2)基站或直放站輸出的下行信號經45dB雙定向耦合器的前向端耦合至功率監測模塊，功率監測模塊將採樣信號處理後送至控制單元進行處理，並通過乙太網上傳網管中心；

3)從基站或直放站天線接收到的上行信號經45dB雙定向耦合器的反向端耦合輸入至幹擾監測模塊中的濾波器，濾波器對非上行頻段的信號進行過濾後，將885-889MHz的信號傳輸至低噪聲放大器，上行信號經由低噪聲放大器放大後傳送到幹擾監測單元進行分析處理，在控制單元處理後的同頻幹擾信號經UDP/IP方式發送到網管中心顯示。

本實用新型有益效果在於：

1、實現了上行連續同頻幹擾源信號進行檢測；

2、實現了基站或直放站發射功率檢測；

3、提高GSM-R無線通信系統的可靠性與維護性；

4、採用LPC1700系列Cortex-M3微控制器用於處理要求高度集成和低功耗的嵌入式應用。其操作頻率可達100MHz，Flash存儲器高達512KB，數據存儲器高達64KB，且具有豐富的外設接口包含乙太網MAC、USB主機/從機/OTG接口、4路UART、2條CAN通道、2個SSP控制器、SPI接口、12位ADC、帶獨立電池供電的超低功耗RTC和高達70位通用I/O管腳；

5、採用高接收靈敏度的SI4432接收器：連續頻率覆蓋範圍240MHz～930MHz，接受靈敏度達到-116dbm。還包括一些內置功能，比如天線的分集算法、喚醒定時器、低電壓監測、溫度傳感器、常用的A/D轉換、TX/RX先進先出緩衝器(FIFOS)、上電復位(POR)和通用I/O口(GPIOS)，晶片內置一個高性能ADC在接收路徑和數字數據機當中做解調、濾波和數據處理；

6、控制單元採用ZNE-100TL模塊集成10/100M自適應乙太網接口,串口通信最高波特率高達230.4Kbps,具有TCP Server,TCP Client,UDP和Real COM driver等多種工作模式,支持最多四個連接,支持域名訪問等功能；

7、設備結構構件堅固、造型美觀；在不打開機殼情況下就能測量電性能；便於維修、檢測，設備結構採用堅固密封、防潮、防腐蝕、防雨淋的鑄鋁機箱，可安裝室外。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的鐵路專用同頻幹擾設備模塊示意圖。

圖2為本實用新型提供的鐵路專用同頻幹擾設備內部結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型提供的鐵路專用同頻幹擾設備模塊示意圖如圖1所示，包括連接有45dB雙定向耦合器的基站或直放站、幹擾檢測模塊、功率監測模塊、控制單元和網管中心，所述的基站或直放站輸出的下行信號經過45dB雙定向耦合器的前向端和功率監測模塊傳輸至控制單元，基站或直放站接收的上行信號通過45dB雙定向耦合器的反向端和幹擾監測模塊傳輸至控制單元；所述的功率檢測模塊為寬範圍的檢波晶片，所述的幹擾監測模塊沿上行信號傳輸方向包括依次連接的濾波器、低噪聲放大器和幹擾監測單元，所述的控制單元通過乙太網與網管中心連接。

進一步改進，所述的濾波器採用通帶範圍在885MHz～889MHz的帶通濾波器模塊，插入損耗不大於1dB。

進一步改進，所述的低噪聲放大器具有增益50dB以上，噪聲係數不大於1.0dB。

進一步改進，所述的幹擾監測單元採用高接收靈敏度的SI4432接收器晶片，接收靈敏度最高為-116dBm。

進一步改進，所述的控制單元採用LPC1700系列Cortex-M3微控制器控制平臺。

進一步改進，所述的幹擾檢測模塊、功率監測模塊和控制單元均與電源模塊連接，電源模塊滿足電磁兼容，支持寬動態電源輸入電壓，輸入電壓為AC220V±30％。

鐵路專用同頻幹擾設備內部結構如圖2所示，設備結構構件堅固、造型美觀；在不打開機殼情況下就能測量電性能；便於維修、檢測，設備結構採用堅固密封、防潮、防腐蝕、防雨淋的鑄鋁機箱，可安裝室外。

一種鐵路專用同頻幹擾設備的工作方法，包括以下步驟：

1)在基站或直放站饋線部分連接45dB雙定向耦合器；

2)基站或直放站輸出的下行信號經45dB雙定向耦合器的前向端耦合至功率監測模塊，功率監測模塊將採樣信號處理後送至控制單元進行處理，並通過乙太網上傳網管中心；

3)從基站或直放站天線接收到的上行信號經45dB雙定向耦合器的反向端耦合輸入至幹擾監測模塊中的濾波器，濾波器對非上行頻段的信號進行過濾後，將885-889MHz的信號傳輸至低噪聲放大器，上行信號經由低噪聲放大器放大後傳送到幹擾監測單元進行分析處理，在控制單元處理後的同頻幹擾信號經UDP/IP方式發送到網管中心顯示。

本實用新型內部模塊技術指標如下：

1、控制板技術要求：

內部主控板採用NXP公司的ARM晶片LPC1768進行設計，使用SPI接口與Si4430/31/32ISM收發晶片通訊，該晶片可以測量240–930MHz(Si4431/32)或900–960MHz(Si4430)頻率範圍的RSSI，最低可以檢測-121dBm。

控制單元設計有LNA控制接口，可以調節LNA的增益，調節範圍為31dB。

控制單元設計有功率監測模塊接口，可以監測下行輸出功率，功率監測範圍為20～50dBm。

控制單元設計有乙太網接口，能夠通過網管連接設備，實現遠程監控。監控協議採用GSM-R統一網管監控協議。

2、濾波器模塊主要技術指標：

3、低噪聲放大器主要技術指標：

4、電源模塊主要技術指標：

5、功率監測模塊主要技術指標：

本實用新型具體應用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護範圍。