大容量应答器接收模块（BTM）中滤波器的设计分析

陈国春　刘洋

【摘 要】应答器传输模块（BTM）是车载设备的关键设备之一，用于解调地面应答器发送的应答器报文。为了适应新式双信道应答器，BTM需要重新设计传输通道，评估双通道的影响。大容量应答器传输系统满足互联互通要求，兼容既有应答器。

【关键词】大容量应答器；BTM；滤波器；PSK

0 引言

在我国既有线采用列车控制记录装置（LKJ）作为控车设备，既有 LKJ采用车载存储基础数据的方式，走行线路上任一处线路参数发生变化，均需进行LKJ数据的换装。我国目前机车调配频繁、既有线路数据变化及施工改造频繁等现实情况下，势必带来大量的LKJ数据编制、更换工作，难免出现数据换装漏、错问题，直接影响运行安全。为了使LKJ的数据来源从车载转移到地面，需要采用应答器传输系统向车上发送LKJ数据。

由于既有线复杂，LKJ线路数据庞大，改造所需应答器数量庞大，为了降低改造成本，铁路总公司提出一种双信道（FSK+PSK）方案，在既有应答器基础上增加一个9.032MHz的PSK数据传输通道。针对此种应答器，本文提出了一种BTM 接收模块滤波器的设计，实际测试能很好的完成信号的前端处理，具有很高的灵敏度和较强的噪声抑制能力，可靠地完成了FSK和PSK信号的分离。

1 BTM滤波器模块设计

点式应答器与车载天线设备的通信接口为A 接口。其物理层的定义为：

应答器的上下行链路：

下行链路（车-地传输）：功率载频：27.095MHz ±5kHz

上行链路（地-车传输）：中心频率：（FSK）4.234MHz±200kHz，

新增（PSK）9.032MHz±350kHz

在整个链路中，下行链路发射较强的27.095MHz信号，用于激活地面应答器。由于电磁波在空间中衰减较快，整个地面应答器要能工作在一个较低的功耗条件下，因此上行链路中地面应答器发射的FSK和PSK信号强度也相对较弱。由于车载BTM设备收发共用一个天线，车载天线接收到的弱FSK和PSK信号淹没在强27.095MHz信号中。对于接收模块来说最基本的功能就是在滤除强功率信号同时，对弱FSK和PSK信号进行提取和处理，具体来说包括对FSK和PSK信号的放大，对其他频段干扰噪声的滤除，对FSK和PSK信号的解调从而得到原始报文信息。

1.1 接收部分滤波器设计

图1 接收信号处理流程图

对下行链路信号的处理主要是滤除27M信号并分离FSK和PSK信号。27M滤除模块需要完成对27.095MHz 信号的滤除同时尽量不会对FSK和PSK信号产生衰减。因此27M滤除模块的设计采用阶切比雪夫型低通滤波器。设计完成后通过频谱分析可以得到图1： 低通滤波器的截止频率为12MHz可以使9MPSK信号不失真，27.059MHz信号衰减可达到-76dB，27M信号初步得到抑制。

PSK模块主要完成传输9.032MHz信号、抑制FSK信号和残余的27M信号。设计采用6阶切比雪夫型带通滤波器。设计带宽4MHz，参照PSK频谱图3，能完整传输主瓣和第一旁瓣，PSK带通滤波器仿真S21参数如图4。

FSK模块主要完成传输3.951MHz和4.515MHz信号、抑制FSK信号和残余的27M信号。设计采用6阶切比雪夫 型带通滤波器。设计带宽2.8MHz，能够完整传输 3.951MHz和4.515MHz信号，FSK带通滤波器仿真S21参数如图5。

2 结论

本文在CTCS 标准的框架下，较为成功的完成了大容量应答器系统中车载BTM 设备滤波器的设计。在整体的调试中，BTM 滤波模块能够很好的跟其他模块配合工作，不仅能够成功的将微弱的FSK和PSK信号从27.095MHz的功率信号中提取出来，且能兼容欧标应答器系统。

【参考文献】

[1]中华人民共和国铁道部行业标准.TB/T3021-2001.查询应答器技术条件[S].

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

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

[4]李向红，李永善，曹进.高速铁路中的查询应答器[J].

[责任编辑：王伟平]