大容量應答器接收模塊（BTM）中濾波器的設計分析

陳國春　劉洋

【摘 要】應答器傳輸模塊（BTM）是車載設備的關鍵設備之一，用于解調地面應答器發送的應答器報文。為了適應新式雙信道應答器，BTM需要重新設計傳輸通道，評估雙通道的影響。大容量應答器傳輸系統滿足互聯互通要求，兼容既有應答器。

【關鍵詞】大容量應答器；BTM；濾波器；PSK

0 引言

在我國既有線采用列車控制記錄裝置（LKJ）作為控車設備，既有 LKJ采用車載存儲基礎數據的方式，走行線路上任一處線路參數發生變化，均需進行LKJ數據的換裝。我國目前機車調配頻繁、既有線路數據變化及施工改造頻繁等現實情況下，勢必帶來大量的LKJ數據編制、更換工作，難免出現數據換裝漏、錯問題，直接影響運行安全。為了使LKJ的數據來源從車載轉移到地面，需要采用應答器傳輸系統向車上發送LKJ數據。

由于既有線復雜，LKJ線路數據龐大，改造所需應答器數量龐大，為了降低改造成本，鐵路總公司提出一種雙信道（FSK+PSK）方案，在既有應答器基礎上增加一個9.032MHz的PSK數據傳輸通道。針對此種應答器，本文提出了一種BTM 接收模塊濾波器的設計，實際測試能很好的完成信號的前端處理，具有很高的靈敏度和較強的噪聲抑制能力，可靠地完成了FSK和PSK信號的分離。

1 BTM濾波器模塊設計

點式應答器與車載天線設備的通信接口為A 接口。其物理層的定義為：

應答器的上下行鏈路：

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

在整個鏈路中，下行鏈路發射較強的27.095MHz信號，用于激活地面應答器。由于電磁波在空間中衰減較快，整個地面應答器要能工作在一個較低的功耗條件下，因此上行鏈路中地面應答器發射的FSK和PSK信號強度也相對較弱。由于車載BTM設備收發共用一個天線，車載天線接收到的弱FSK和PSK信號淹沒在強27.095MHz信號中。對于接收模塊來說最基本的功能就是在濾除強功率信號同時，對弱FSK和PSK信號進行提取和處理，具體來說包括對FSK和PSK信號的放大，對其他頻段干擾噪聲的濾除，對FSK和PSK信號的解調從而得到原始報文信息。

1.1 接收部分濾波器設計

圖1 接收信號處理流程圖

對下行鏈路信號的處理主要是濾除27M信號并分離FSK和PSK信號。27M濾除模塊需要完成對27.095MHz 信號的濾除同時盡量不會對FSK和PSK信號產生衰減。因此27M濾除模塊的設計采用階切比雪夫型低通濾波器。設計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信號不失真，27.059MHz信號衰減可達到-76dB，27M信號初步得到抑制。

PSK模塊主要完成傳輸9.032MHz信號、抑制FSK信號和殘余的27M信號。設計采用6階切比雪夫型帶通濾波器。設計帶寬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S21參數如圖4。

FSK模塊主要完成傳輸3.951MHz和4.515MHz信號、抑制FSK信號和殘余的27M信號。設計采用6階切比雪夫 型帶通濾波器。設計帶寬2.8MHz，能夠完整傳輸 3.951MHz和4.515MHz信號，FSK帶通濾波器仿真S21參數如圖5。

2 結論

本文在CTCS 標準的框架下，較為成功的完成了大容量應答器系統中車載BTM 設備濾波器的設計。在整體的調試中，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信號從27.095MHz的功率信號中提取出來，且能兼容歐標應答器系統。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國鐵道部行業標準.TB/T3021-2001.查詢應答器技術條件[S].

[2]FFFIS for Eurobalise[S].SUBSET-085-V2.2.2.

[3]Test Specification for Eurobalise FFFIS[S].SUBSET-036-V2.4.1.

[4]李向紅，李永善，曹進.高速鐵路中的查詢應答器[J].

[責任編輯：王偉平]