城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机制造技术

本发明专利技术公开了一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机。所述一体化通信机包括：本振源、三天线发射机、三通道接收机。所述本振源配置为：2倍频器、驱动放大器、3倍频器、90

【技术实现步骤摘要】
城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机


[0001]本专利技术涉及一种一体化通信机系统，特别适用于毫米波技术下城轨列车间的直接通信，并为其提供了一种解决信道抢占的通信方案。

技术介绍

[0002]近年来无线移动用户的逐渐增多，对无线通信系统容量的要求日渐增加，同时毫米波具有波导效应，可以在非常严峻的条件下很好的传播，并且具有频带宽，分辨率高，信息速率高，传输容量大，定向性等优点，因此通信频段向毫米波段扩展已经成为必然趋势。
[0003]如今铁路系统都在朝着智能、安全方向发展，城轨列车间直接通信可起到应急通信和通信冗余的作用，可以在间接通信故障时，为行车信息的传输和司机行车控制提供依据；在直接和间接通信均正常时，可以对传递的信息进行比较，来实现保守控车，保证行车智能化、安全化。
[0004]随着轨旁设备的减少，越来越多的设备集成到了车载，由于机车上的空间有限，在保证安全的前提下，设备的小型化是必不可少的，因此，在设计列车的通信机时应该尽可能的实现设备共用和设备的一体化，来减少设备的使用和设备之间布置的间距，让机车的有限空间发挥更大的效能。
[0005]鉴于上述情况，一种适用于城轨列车间直接通信、占用空间小、一体化毫米波通信机有较多优点。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于利用毫米波实现城轨列车间直接通信，提出一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机。
[0007]本专利技术提供了一种适用于城轨列车间直接通信、占用空间小、毫米波一体化的通信机，所述一体化毫米波通信机包括：本振源、三天线发射机、三通道接收机。所述本振源配置为：从本振开始依次连接2倍频器、驱动放大器、3倍频器、90-92GHZ频率带通滤波器，其中3倍频器须加反向偏压，最后经功分器与功率放大器组合送入接收机与发射机的混频器；所述三天线发射机的配置为：先将基带I、Q信号和本振进行正交调制，然后依次送入可变增益放大器、3GHZ带通滤波器、混频器、93-95GHZ带通滤波器、驱动放大器、功率放大器最后经功分器和功率放大器送入三天线；三通道接收机配置为：接收信号分别通过三个相同通道经过低噪放大器、93-95GHZ带通滤波器、两次下变频，最后经中频放大器输出中频信号。
[0008]所述调制器使用TRF372017，它可以使用内部集成的本振也可以使用外部的本振，同时内部还提供了基带端口直流调制，可以实现本振抑制调整，并将正交调制信号送入VGA放大器。
[0009]所述三天线发射机模块、三通道接收机模块、本振模块中的滤波器虽然滤除干扰的频率不同，但是结构相同，均采用基片集成波导(SIW)技术，在滤波器两侧添加由金属导
带和金属填充通孔栅组成的屏蔽金属栅，以防止信号泄露、使用介质基片印刷的金属线代替传统的金属膜片作为E面膜片，并在基板内部挖槽，同时金属化槽壁，以此来代替SIW中的金属化通孔。
[0010]混频器均采用镜频抑制混频器，其利用两个单平衡混频器，借助移相器使两个输出信号互相抵消。
[0011]所述驱动放大器和功率放大器是紧邻的，同时为了避免自激，两放大器需要分腔隔离。
[0012]所述功分器和两功率放大器组合被放于发射机最后，将发射信号功率等分并分别提升功率从三天线发出。
[0013]所述三个天线中的两个分别设置在城轨列车的车顶两角处，另一个设置在前玻璃下方，既不会阻挡司机视线，也可以保证天线间更小干扰。
[0014]所述低噪放大器采用射频与直流偏置电路分腔式设计，同时采用损耗低且其两侧加装梳状结构的对鳍线过渡结构。
[0015]本振模块中先对信号2倍频再进行3倍频来实现本振源的6次倍频，2倍频器和3倍频器中间加入驱动放大器。
[0016]所述3倍频器加反向偏压，来增加倍频器的功率容量，提高倍频效率。
[0017]三天线发射机模块和三通道接收机模块共用三天线，通过开关切换来实现转换。
[0018]三天线发射机模块、三通道接收机模块、本振模块是一体化的，通过开关切换来实现发送与接收的转换。
[0019]每次在发射机发送完信息后,会自动转换到接收机待接收模式下。
[0020]一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机信道抢占时的通信方法，其包括如下步骤:1.正常情况下发送信息时，本发射机先向对向接收机发送“请求发送”信息，对向接收机接收后再反馈“允许发送”信息，本接收机接收到“允许发送”信息后，本发射机可以向对向接收机发送数据信息。
[0021]2.如果同时发送信息时，则接收机都无法收到反馈信息所以都不会发送数据信息，所以设置后车车头延时发送数据信息，然后另一方再次发送“请求发送”信息，收到反馈信息后才发送数据信息，结束后，延时一方再确认是否可以发送数据信息，以防止同时发送信息时出现丢包。
[0022]接收机通道数。
[0023]发射机与接收机共用天线数。
[0024]本专利技术的有益效果是：采用毫米波技术，毫米波具有波导效应可以在非常严峻的条件下很好的传播，并且具有频带宽，分辨率高，信息速率高，传输容量大，定向性等优点；将发射机，接收机和本振模块采用一体化设计，减少了设备之间的间距，便于在列车有限空间内使用，实现小型化；发射机与接收机共用三天线，可以减少天线的使用，成本更低；发射机采用三天线设计，接收机采用三接收通道设计，可以增加信号强度、信号辨识度和可靠性。综上，此一体化毫米波通信机非常适用于城轨列车间直接通信。
附图说明
[0025]图1是本专利技术的实施例所提供的一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机
示意图；
[0026]图2是本专利技术的实施例所提供的一种正常情况下发射与接收通信方案的示意图；
[0027]图3是本专利技术的实施例所提供的一种解决信道抢占的通信方案示意图。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点表述的更加清楚，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来体现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0030]如图1所示的为一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机示意图，一体化毫米波通信机包括：本振源120、三天线发射机130、三通道接收机110。所述本振源配置为：从本振125开始依次连接2倍频器124、驱动放大器123、3倍频器122、90-92GHZ带通滤波器121，其中3倍频器122须加反向偏压，最后经功分器和功率放大器组合133送入接收机与发射机的混频器135；所述三天线发射机的配置为：先将基带I、Q信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机，其特征在于，包括：三天线发射机模块，用于产生93GHZ-95GHZ的毫米波信号，并将其通过三个天线发射出去。其配置为：先将基带I、Q信号和本振进行正交调制，然后依次送入可变增益放大器、3GHZ带通滤波器、混频器、93-95GHZ带通滤波器、驱动放大器、功率放大器最后经功分器和功率放大器送入三个共用天线。三通道接收机模块，用于接收从相邻列车毫米波通信机中发射出的93GHZ-95GHZ毫米波信号，并将其分别通过三个相同接收通道进行两次下变频处理，其配置为:接收信号分别通过三个相同通道经过低噪放大器、93-95GHZ带通滤波器、两次下变频，最后经中频放大器输出中频信号。本振源模块，用于为其三天线接收机模块和三通道接收机模块提供本振毫米波信号，其配置为：从本振开始依次连接2倍频器、驱动放大器、3倍频器、相应频率带通滤波器，其中3倍频器须加反向偏压，最后经开关功分器与功率放大器组合送入接收机与发射机的混频器。2.根据权利要求1所述的一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机，其特征在于：所述三天线发射机模块的调制器使用TRF372017，它可以使用内部集成的本振也可以使用外部的本振，同时内部还提供了基带端口直流调制，可以实现本振抑制调整，并将正交调制信号送入VGA放大器；VGA放大器放于TRF372017调制器与3GHZ带通滤波器之间，用于对信号功率进行调整。3.根据权利要求1所述的一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机，其特征在于：所述三天线发射机模块、三通道接收机模块、本振模块中的滤波器虽然滤除干扰的频率不同，但是结构相同，其采用基片集成波导(SIW)技术，在滤波器两侧添加由金属导带和金属填充通孔栅组成的屏蔽金属栅，以防止信号泄露、使用介质基片印刷的金属线代替传统的金属膜片作为E面膜片，并在基板内部挖槽，同时金属化槽壁，以此来代替SIW中的金属化通孔。4.根据权利要求1所述的一种城轨列车间直接通信的一体化毫米波通信机，其特征在于：所述三天线发射机模块和三通道接收机模块中的混频器均采用镜频抑制混频器，其利用两...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茂青，郑锋贺，高云波，岳丽丽，林俊亭，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：