用于列车间直接通信的多频段发射机

摘要

本发明公开了一种用于列车间直接通信的多频段发射机，调制器的输出端与第一多频段带通滤波器的输入端连接，第一多频段带通滤波器的输出端与驱动放大器的输入端连接，驱动放大器的输出端分别与倍频器和第一混频器的输入端连接，倍频器的输出端与带通滤波器的输入端连接，带通滤波器的输出端与第二混频器的输入端连接，第一混频器的输入端与频率综合器的输出端连接，第一混频器的输出端与第二多频段带通滤波器的输入端连接，频率综合器的输出端与第二混频器的输入端连接，第二混频器的输出端与第二多频段带通滤波器的输入端连接，第二多频段带通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接。达到提高频段选择灵活性的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地，涉及一种用于列车间直接通信的多频段发射机。

背景技术

现在铁路的通信系统有多种，例如GSM-R系统，450MHz无线列调以及800MHz列尾和列车安全预警通信等。这些通信系统都是基于基站通信的，采用的频段都是单一频段，因此相对应的发射机是单频段发射机。现在为铁路量身设计了一种全新的基于无基础设施的列车间直接通信系统，该系统对通信环境的要求比较严格，针对不同的通信环境结合适当的通信距离，通信频段也不相同，这就要求发射机在选择频段时有较高的灵活性和高效的利用率。

列车间直接通信系统在平原环境下采用的通信频段为超短波，它的特点是绕射能力强，传播速率高，传播距离远；隧道环境下采用的通信频段为毫米波，毫米波具有宽频谱、定向性、免许可等优势，在高速无线传输和安全领域得到广泛使用；因此如果将列车间直接通信的主要工作频段（超短波，毫米波）组合在一起就会实现一种多频段通信系统，由多频段通信发射机和多频段通信接收机组成，这种多频段通信系统综合了两种不同频段的优势。

铁路系统现有的通信发射机都是基于单一频段的发射机，比例“多频段毫米波通信发射机”，文进才,朱魏.2014.06.20.提出了一种用于汽车防撞雷达的毫米波多频段通信发射机进行近中远距离通信，但是该发射机只是基于毫米波频段不同频率的通信发射机，毫米波的不同频段是同时发出的，而且该发射机需要多个天线对不同频率进行发射。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种用于列车间直接通信的多频段发射机，以实现可根据通信环境的不同，发射相应频段，从而提高频段选择灵活性的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于列车间直接通信的多频段发射机，包括多频段通信发射机电路，所述多频段通信发射机电路，包括调制器、第一多频段带通滤波器、驱动放大器、第一混频器、倍频器、带通滤波器、第二混频器、频率综合器、第二多频段带通滤波器、功率放大器和多频段天线；

所述调制器的输出端与第一多频段带通滤波器的输入端连接，第一多频段带通滤波器的输出端与驱动放大器的输入端连接，所述驱动放大器的输出端分别与倍频器和第一混频器的输入端连接，所述倍频器的输出端与带通滤波器的输入端连接，所述带通滤波器的输出端与第二混频器的输入端连接，所述第一混频器的输入端与频率综合器的输出端连接，所述第一混频器的输出端与第二多频段带通滤波器的输入端连接，所述频率综合器的输出端与第二混频器的输入端连接，所述第二混频器的输出端与第二多频段带通滤波器的输入端连接，所述第二多频段带通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端上连接多频段天线。

优选的，还包括金属屏蔽盒，所述多频段通信发射机电路固定在金属屏蔽盒内。

优选的，所述调制器包括，振荡器、分相器、第一乘法器、第二乘法器和加法器；

所述振荡器输出信号经分相器后分别传输至第一乘法器和第二乘法器，第一乘法器和第二乘法器处理后的信号均传输至加法器。

优选的，所述的第一多频段带通滤波器与第二多频段带通滤波器电气结构相同。

优选的，所述倍频器采用四倍频电路。

优选的，所述四倍频电路，用来得到毫米波，实现列车在隧道环境下的直接通信。

优选的，所述第一混频器产生超短波频段，所述倍频器、带通滤波器和第二混频器产生毫米波频段。

优选的，所述频率综合器：通过频率合成的方式产生本振信号，频率合成是将若干标准参考信号经过四则运算生成新的频率，频率合成的方式产生的本振信号具有很高的频率稳定度。

优选的，所述振荡器输出信号经分相器后分别传输至第一乘法器和第二乘法器，所述第一乘法器将输入的基带信号I与接收的来自分相器的信号进行乘法处理后传输至加法器，所述第二乘法器将输入的基带信号Q与接收的来自分相器的信号进行乘法处理后传输至加法器，所述加法器将接收的信息经加法处理后传输至第一多频段带通滤波器。

优选的，多频段通信发射机电路产生的多频段信号不被同时发射，根据应用环境发射相应频段的信号，发射的频段信号通过选择所述频率综合器产生的本振频率控制。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，1、利用了超短波和毫米波两个工作频段来实现平原环境和隧道环境下列车间的直接通信，有效的提高了通信系统设备的利用率；

2、采用了信号源共用方式，减少了信号源和滤波器数量，减少了列车间直接通信系统的数量，降低了列车间直接通信系统的制作成本；

3、采用频率综合器产生本振信号，所产生的本振信号具有很高的频率稳定度；

4、多频段信号不是同时发射，而是依据不同的通信环境不同的通信频段分情况发射；

从而达到可根据通信环境的不同，发射相应频段，从而提高频段选择灵活性的目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的多频段通信发射机电路的电气原理图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-多频段天线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种用于列车间直接通信的多频段通信发射机，包括多频段通信发射机电路和金属屏蔽盒；用于列车间直接通信的多频段通信发射机电路组装固定在金属屏蔽盒内；

用于列车间直接通信的多频段通信发射机电路，包括调制器、第一多频段带通滤波器、驱动放大器、第一混频器、倍频器、带通滤波器、第二混频器、频率综合器、第二多频段带通滤波器、功率放大器和多频段天线1。

调制器采用正交调制方式，输出端与第一多频段带通滤波器的输入端连接，第一多频段带通滤波器的输出端与驱动放大器的输入端连接，驱动放大器的输出端连接两个支路即产生毫米波频段的支路与产生超短波频段的支路，超短波支路第一混频器与驱动放大器的连接；毫米波产生支路的倍频器的输入端与驱动放大器的输出端连接，输出端与带通滤波器连接，带通滤波器的输出端与第二混频器连接；毫米波支路与超短波支路的输出端与第二多频段带通滤波器的输入端连接，第二多频段带通滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接；功率放大器的输出端与多频段天线连接，进行混频的本振信号由频率综合器提供。

倍频器采用四倍频单片电路，实现信号的四倍频，得到毫米波，实现列车在隧道环境下的直接通信。

第一多频段带通滤波器与第二多频段带通滤波器结构相同。

多频段通信发射机涉及的多频段信号不被同时发射，通过选择频率综合器提供的本振频率分情况发射。

选择频率综合器的作用是通过频率合成的方式产生本振信号，频率合成是将若干标准参考信号经过四则运算生成新的频率的过程，产生的本振信号具有很高的频率稳定度。

调制器包括，振荡器、分相器、第一乘法器、第二乘法器和加法器；振荡器输出信号经分相器后分别传输至第一乘法器和第二乘法器，第一乘法器和第二乘法器处理后的信号均传输至加法器。

振荡器输出信号经分相器后分别传输至第一乘法器和第二乘法器，第一乘法器将输入的基带信号I与接收的来自分相器的信号进行乘法处理后传输至加法器，第二乘法器将输入的基带信号Q与接收的来自分相器的信号进行乘法处理后传输至加法器，加法器将接收的信息经加法处理后传输至第一多频段带通滤波器。

本技术方案的关键就是为要为新设计的列车间直接通信系统设计一个可以保证高可靠性、高效率的通信系统。列车间直接通信系统的工作频率因环境的不同为不同，主要通信频段为150MHz（平原环境下）和34GHz（隧道环境下），现有的列车通信的频率都是单一频率，相对应的发射机接收机都是单频段发射机。与现有的列车通信发射机相比，本发明通信发射机适用于多个频段，多个频段信号不是同时发出，根据不同的环境发射相应频段的信号。利用超短波和毫米波来实现整个铁路线路的列车间直接通信。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。