高铁动车组CIR新型带通滤波器设计与实现

摘要

近年来随着高速铁路的飞速发展，铁路专用450MHz越来越难满足繁杂的运输要求，迫切需要增加新的频段来保障列车运行安全。因此，铁路无线通信系统需在原有450MHz(457-469MHz)频段附近增加新的频段，单独用于列尾风压制动系统。在分析原有小型化CIR滤波器的基础上，重新研制新型带通滤波器来解决这一问题。原有小型化CIR滤波器有三个工作频段，分别为用于调度的457-469MHz频段、用于数据的821-869MHz频段和用于语音的885-934MHz频段。在原有三个通信频段外合一路新频段(446.5-451.5MHz)意味着滤波器在尺寸不变的情况下既要满足高选择性、低插入损耗外，还要满足450MHz频段内相邻的两个通带有足够大的衰减。
　　本文在分析了广义切比雪夫滤波器的多项式、S参数、等效电路及耦合矩阵的基础上，采用广义切比雪夫滤波器来实现上述要求。广义切比雪夫滤波器可以把传输零点设置在通带外的任意位置，这样就可以在不增大损耗的前提下更灵便地调整滤波器的带外抑制，并且做到很高的矩形系数。另外，通过在非相邻腔体间增加交叉耦合产生复数传输零点，优化滤波器通带内的群时延并减小信号的畸变特性。本文着重研究了广义切比雪夫滤波器的结构原理、实现形式及调测方法，以折叠式拓扑结构为原型设计了一个新型带通切比雪夫滤波器，解决了上述问题。本设计的滤波器有四个工作频段，分别为用于列尾的446.5-451.5 MHz、用于调度的457-469MHz频段、用于数据的821-869MHz频段和用于语音的885-934MHz频段。
　　实测结果表明，合路器每个频段均达到了插入损耗≤1.2，带外抑制≥75，驻波比≤1.5这些参数指标。在使用了新型滤波器后无线列调系统正常工作，顺利通过了路局的上道试验，可广泛应用于高铁客专动车组中。经过改进，新型滤波器还可以运用于地铁800MHzTETRA数字集群系统。