本發(fā)明涉及三階互調(diào)IM3及鐵路GSM-R無線通信領(lǐng)域，特別涉及一種鐵路GSM-R無線通信抗三階互調(diào)干擾的系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

GSM-R接收所用頻段930MHz-934MHz，原來是中國移動的頻段，934MHz以上就是中國移動的GSM頻段。因此，中國移動GSM信號產(chǎn)生的三階互調(diào)(IM3)恰好落在GSM-R頻段內(nèi)，這樣就會對鐵路通信造成嚴(yán)重影響。

為了抑制IM3，需要在GSM-R的接收機(jī)里面嵌入一個(gè)帶通濾波器，以濾除GSM-R之外的其他頻段的信號，防止這些干擾信號進(jìn)入接收電路，利用接收電路的非線性，從而產(chǎn)生IM3干擾信號。

常用的濾波器設(shè)計(jì)方法很多，例如有的廠家設(shè)計(jì)了介質(zhì)腔體濾波器，階數(shù)高達(dá)十余階，形成了較強(qiáng)的帶外抑制，但是帶內(nèi)的插損較大，而且溫度特性不好。另外，有的廠家設(shè)計(jì)了聲表面波濾波器(SAW)，但是SAW要形成這么強(qiáng)的帶外抑制，帶內(nèi)的插損很大，導(dǎo)致整個(gè)接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)增大，接收機(jī)的靈敏度無法滿足鐵路上的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何改善GSM-R的接收系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)良好的帶外抑制。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鐵路GSM-R無線通信抗三階互調(diào)干擾的系統(tǒng)，包括：天線系統(tǒng)和接收機(jī)，還包括：第一濾波器、低噪聲放大器以及第二濾波器，

所述第一濾波器與所述天線系統(tǒng)連接，所述低噪聲放大器通過所述第二濾波器與接收機(jī)連接，

在所述天線系統(tǒng)接收的GSM信號，經(jīng)過所述第一濾波器之后進(jìn)入所述低噪聲放大器進(jìn)行放大，之后再次經(jīng)過第二濾波器，最后進(jìn)入所述接收機(jī)，

上述的第一濾波器和第二濾波器為IM3濾波器。

更進(jìn)一步，所述第一濾波器的中心頻率和所述第二濾波器的中心頻率不同：

所述第一濾波器的中心頻率略低于GSM-R頻帶的中心頻率，同時(shí)，所述第二濾波器的中心頻率略高于GSM-R頻帶的中心頻率。

更進(jìn)一步，上述的第一濾波器和第二濾波器的中心頻率差不小于2MHz。

更進(jìn)一步，所述第一濾波器的中心頻率略高于GSM-R頻帶的中心頻率，同時(shí)，所述第二濾波器的中心頻率略低于GSM-R頻帶的中心頻率，

上述第一濾波器和第二濾波器的中心頻率差不小于2MHz。

更進(jìn)一步，所述第一濾波器主要用以抑制頻帶高端的干擾，同時(shí)，所述第二濾波器主要抑制頻帶低端的干擾。

更進(jìn)一步，所述第一濾波器主要用以抑制頻帶低端的干擾，同時(shí)，第二濾波器主要用以抑制頻帶高端的干擾。

更進(jìn)一步，所述第一濾波器和第二濾波器是FBAR薄膜腔聲諧振濾波器。

更進(jìn)一步，所述第一濾波器和/或第二濾波器是介質(zhì)腔體濾波器。

更進(jìn)一步，所述第一濾波器和/或第二濾波器是SAW聲表面波濾波器。

基于上述，本發(fā)明還提供了一種鐵路GSM-R無線通信抗三階互調(diào)干擾的方法，具體按照以下方式進(jìn)行部署：

天線系統(tǒng)和接收機(jī)，以及：第一濾波器、低噪聲放大器和第二濾波器，

將所述第一濾波器與所述天線系統(tǒng)相連，將所述低噪聲放大器通過所述第二濾波器與接收機(jī)相連，

在所述天線系統(tǒng)接收的GSM信號，經(jīng)過所述第一濾波器之后進(jìn)入所述低噪聲放大器進(jìn)行放大，之后再次經(jīng)過第二濾波器，最后進(jìn)入所述接收機(jī)，

上述的第一濾波器和第二濾波器被配置為：IM3濾波器。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明中的鐵路GSM-R無線通信抗三階互調(diào)干擾的系統(tǒng)，由于增加了一級低噪聲放大器，大大改善了整個(gè)接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，所以接收靈敏度得到改善。經(jīng)過實(shí)際鏈路計(jì)算，這樣的鏈路設(shè)計(jì)可以改善整個(gè)系統(tǒng)的接收靈敏度大概3dB以上。

關(guān)于對帶外的抑制，由于第一IM3濾波器和第二IM3濾波器的中心頻率略有差別，一個(gè)中心頻率偏低，主要抑制頻帶高端；一個(gè)中心頻率偏高，主要抑制頻帶低端。這樣的濾波器，通帶帶寬可以適當(dāng)放寬，一是減輕了整個(gè)加工的難度，減小了帶內(nèi)插損，另外還降低了單個(gè)濾波器的成本。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中的接收系統(tǒng)的鏈路預(yù)算仿真示意圖；

圖4是本發(fā)明中的系統(tǒng)的鏈路預(yù)算仿真示意圖；

圖5是采用兩個(gè)聲表面波濾波器(SAW)的測試曲線；

圖6是本發(fā)明中的實(shí)現(xiàn)方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考一些示例實(shí)施例描述本公開的原理?？梢岳斫猓@些實(shí)施例僅出于說明并且?guī)椭绢I(lǐng)域的技術(shù)人員理解和實(shí)施例本公開的目的而描述，而非建議對本公開的范圍的任何限制。在此描述的本公開的內(nèi)容可以以下文描述的方式之外的各種方式實(shí)施。

如本文中所述，術(shù)語“包括”及其各種變體可以被理解為開放式術(shù)語，其意味著“包括但不限于”。術(shù)語“基于”可以被理解為“至少部分地基于”。術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”可以被理解為“至少一個(gè)實(shí)施例”。術(shù)語“另一實(shí)施例”可以被理解為“至少一個(gè)其它實(shí)施例”。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；天線系統(tǒng)110接收GSM-R信號，經(jīng)過IM3濾波器120后，由接收機(jī)130接收。這就是目前的接收系統(tǒng)。目前的接收系統(tǒng)的鏈路預(yù)算如圖3所示是圖1中的接收系統(tǒng)的鏈路預(yù)算仿真示意圖，在所述圖3中所示的天線增益(Antenna)為-8dB，線路損耗及開關(guān)損耗(Trace)為-2dB，傳統(tǒng)的IM3濾波器(Filter1)損耗為-4.5dB，接收機(jī)(Modem)噪聲系數(shù)為6dB，增益為40dB，所以整個(gè)接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為20.5dB。

圖2是本發(fā)明中的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，本實(shí)施例中的鐵路GSM-R無線通信抗三階互調(diào)干擾的系統(tǒng)，包括：天線系統(tǒng)110和接收機(jī)130，還包括：第一濾波器220、低噪聲放大器230以及第二濾波器240，所述第一濾波器220與所述天線系統(tǒng)110連接，所述低噪聲放大器230通過所述第二濾波器240與接收機(jī)130連接，在所述天線系統(tǒng)110接收的GSM信號，經(jīng)過所述第一濾波器220之后進(jìn)入所述低噪聲放大器230進(jìn)行放大，之后再次經(jīng)過第二濾波器240，最后進(jìn)入所述接收機(jī)130，上述的第一濾波器220和第二濾波器240為IM3濾波器。天線系統(tǒng)110接收的GSM信號，經(jīng)過第一IM3濾波器220之后，進(jìn)入低噪聲放大器230進(jìn)行放大，之后再經(jīng)過第二IM3濾波器240，最后進(jìn)入接收機(jī)。

在一些實(shí)施例中，所述第一濾波器的中心頻率和所述第二濾波器的中心頻率不同：所述第一濾波器的中心頻率略低于GSM-R頻帶的中心頻率，同時(shí)，所述第二濾波器的中心頻率略高于GSM-R頻帶的中心頻率；上述的第一濾波器和第二濾波器的頻率漂移量不小于2MHz。

在一些實(shí)施例中，所述第一濾波器的中心頻率略高于GSM-R頻帶的中心頻率，同時(shí)，所述第二濾波器的中心頻率略低于GSM-R頻帶的中心頻率，上述第一濾波器和第二濾波器的頻率漂移量不小于2MHz。

作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，所述第一濾波器用以抑制頻帶高端的干擾，同時(shí)，所述第二濾波器主要抑制頻帶低端的干擾。

也可進(jìn)行同等變化，作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，所述第一濾波器用以抑制頻帶低端的干擾，同時(shí)，第二濾波器用以抑制頻帶高端的干擾。

作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，所述第一濾波器和第二濾波器是FBAR薄膜腔聲諧振濾波器。

作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，述第一濾波器和/或第二濾波器是介質(zhì)腔體濾波器。

作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，所述第一濾波器和/或第二濾波器是SAW聲表面波濾波器。

如圖4是本發(fā)明中的系統(tǒng)的鏈路預(yù)算仿真示意圖，所示的天線增益(Antenna)為-8dB，線路損耗及開關(guān)損耗(Trace)為-2dB，第一IM3濾波器(Filter1)損耗為-3dB，低噪聲放大器(LNA)的噪聲系數(shù)為3dB，增益為15dB，第二IM3濾波器(Filter2)損耗為-3dB，衰減器件(PAD)的損耗為-5dB，接收機(jī)(Modem)噪聲系數(shù)為6dB，增益為40dB，所以整個(gè)接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為17.4dB。

由上可知，由于接收機(jī)靈敏度是由噪底、信號帶寬、噪聲系數(shù)、解調(diào)需要的信噪比決定的，在其他參數(shù)不變的情況下，噪聲系數(shù)從圖2的20.5dB改善到圖4的17.4dB，改善了3.1dB，所以接收機(jī)靈敏度將改善3.1dB。

由上述技術(shù)特征可知，本實(shí)施例中的系統(tǒng)，由于增加了一級低噪聲放大器，大大改善了整個(gè)接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，所以接收靈敏度得到改善。經(jīng)過鏈路計(jì)算，這樣的鏈路設(shè)計(jì)可以改善整個(gè)系統(tǒng)的接收靈敏度大概3dB以上。

關(guān)于對帶外的抑制，由于第一IM3濾波器和第二IM3濾波器的中心頻率略有差別，一個(gè)中心頻率偏低，主要抑制頻帶高端；一個(gè)中心頻率偏高，主要抑制頻帶低端。這樣的濾波器，通帶帶寬可以適當(dāng)放寬，一是減輕了整個(gè)加工的難度，減小了帶內(nèi)插損，另外還降低了單個(gè)濾波器的成本。

表1：是本實(shí)施例中帶外抑制預(yù)算(IM3濾波器1和IM3濾波器2的中心頻率略有差別)

從表1的最后一列可知，上述的接收系統(tǒng)的歸一化后的帶外抑制非常好，在通帶930-934MHz的相鄰頻段的帶外抑制，達(dá)到-52dB。對比EPCOS生產(chǎn)的GSM-R濾波器，其相鄰頻段的帶外抑制只有-35dB。所以本發(fā)明在帶外抑制方面，效果非常顯著，可以有效解決GSM-R大的三階互調(diào)干擾問題。

如圖5所示是采用兩個(gè)聲表面波濾波器(SAW)的測試曲線，從SAW1的結(jié)果可以看出，帶外抑制從-40dB變到-18dB，頻率向低端漂移了3MHz。從SAW2的結(jié)果可以看出，帶外抑制從-40dB變到-18dB，頻率向低端漂移了3.9MHz。

由于濾波器的階數(shù)、結(jié)構(gòu)、溫度等等不同，抑制的曲線是不同的，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的特性，濾波器的中心頻率需要漂移2MHz以上(含)。

作為本實(shí)施例中的優(yōu)選，所述第一濾波器和第二濾波器完全相同，如表2中所示，這個(gè)實(shí)施例中，第一個(gè)IM3濾波器和第二個(gè)IM3濾波器完全相同，就是說，這兩個(gè)濾波器采用相同的器件，即第一濾波器和第二濾波器是同一型號。

表2：是本實(shí)施例中帶外抑制預(yù)算(IM3濾波器1與IM3濾波器2相同)

從表2的最后一列可知，這種接收系統(tǒng)的歸一化后的帶外抑制非常好，在通帶930-934MHz的相鄰頻段的帶外抑制，達(dá)到-52dB。但是對單個(gè)濾波器的帶外抑制要求，從原來的-40dB改到-29dB，大大減小了濾波器的開發(fā)難度，并且降低了濾波器的成本，提高了濾波器生產(chǎn)時(shí)的良品率。

圖6是本發(fā)明中的實(shí)現(xiàn)方法流程示意圖，本實(shí)施例中的一種鐵路GSM-R無線通信抗三階互調(diào)干擾的方法，按照以下方式進(jìn)行部署：

步驟S1部署天線系統(tǒng)和接收機(jī)，以及：第一濾波器、低噪聲放大器和第二濾波器，

步驟S2將所述第一濾波器與所述天線系統(tǒng)相連，將所述低噪聲放大器通過所述第二濾波器與接收機(jī)相連，

步驟S3在所述天線系統(tǒng)接收的GSM信號，經(jīng)過所述第一濾波器之后進(jìn)入所述低噪聲放大器進(jìn)行放大，之后再次經(jīng)過第二濾波器，最后進(jìn)入所述接收機(jī)，

步驟S4上述的第一濾波器和第二濾波器被配置為：IM3濾波器。

上述步驟S2-S3中，可選地，所述第一濾波器的中心頻率和所述第二濾波器的中心頻率不同：所述第一濾波器的中心頻率略低于GSM-R頻帶的中心頻率，同時(shí)，所述第二濾波器的中心頻率略高于GSM-R頻帶的中心頻率。

上述步驟S2-S3中，可選地，上述的第一濾波器和第二濾波器的頻率漂移量不小于2MHz。

上述步驟S2-S3中，可選地，所述第一濾波器的中心頻率略高于GSM-R頻帶的中心頻率，同時(shí)，所述第二濾波器的中心頻率略低于GSM-R頻帶的中心頻率，上述第一濾波器和第二濾波器的頻率漂移量不小于2MHz。

上述步驟S2中，優(yōu)選地，所述第一濾波器主要用以抑制頻帶高端的干擾，同時(shí)，所述第二濾波器主要抑制頻帶低端的干擾。

上述步驟S2中，優(yōu)選地，所述第一濾波器主要用以抑制頻帶低端的干擾，同時(shí)，第二濾波器主要用以抑制頻帶高端的干擾。

上述步驟S2中，優(yōu)選地，所述第一濾波器和第二濾波器是FBAR薄膜腔聲諧振濾波器。

上述步驟S2中，優(yōu)選地，所述第一濾波器和/或第二濾波器是介質(zhì)腔體濾波器。

上述步驟S2中，優(yōu)選地，所述第一濾波器和/或第二濾波器是SAW聲表面波濾波器。

上述步驟S2中，優(yōu)選地，第一濾波器和第二濾波器的參數(shù)性能完全相同。

雖然本公開以具體結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作來描述，但是可以理解在所附權(quán)利要求書中限定的本公開并不必然限于上述具體特征或動作。而是，上述具體特征和動作僅公開為實(shí)施權(quán)利要求的示例形式。