阅读说明：本技术 一种带数字化音频接口的无线列调信道机设备及实现方法 (A kind of train dispatch radio communication channel machine equipment and implementation method with digitized audio interface ) 是由 王远 张海超 刘冰炎 汪轩 王晓强 杨腾腾 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带数字化音频接口的无线列调信道机设备及实现方法。该设备包括天线接口、收发开关、接收单元、发射单元、电源单元、控制电路、控制接口、PTT控发接口和电源接口,该设备兼容FM模拟信道和TMDA多址方式的4FSK数字信道,音频接口、信令接口、控制接口通过1个SPI接口统一为信号接口,SPI接口为同步数字接口,数字化的音频接口避免了TDMA噪声的影响,从而解决TDMA噪声对音频干扰的问题,同时接口功能的合并简化了接口连接。(The invention discloses a kind of train dispatch radio communication channel machine equipments and implementation method with digitized audio interface.The equipment includes antennal interface, transmit-receive switch, receiving unit, transmitting unit, power supply unit, control circuit, control interface, PTT control hair interface and power interface, the 4FSK digital channel of hardware compatibility FM analog channel and TMDA multi-access mode, audio interface, signaling interface, control interface are unified for signaling interface by 1 SPI interface, SPI interface is synchronous digital interface, digitized audio interface avoids the influence of TDMA noise, to solve the problems, such as TDMA noise to audio disturbances, while the merging of interface function simplifies interface connection.)

一种带数字化音频接口的无线列调信道机设备及实现方法

技术领域

本发明涉及铁路列车无线调度通信技术，具体涉及一种带数字化音频接口的无线列调信道机设备及实现方法。

背景技术

无线列调信道机设备是铁路无线列车调度系统中的重要设备，一般由天线接口、接收电路、发射电路、控制电路、亚音信令接口、音频接口、控制接口、电源接口、PTT控发接口等组成。随着科技的发展，铁路无线列车调度通信要求从模拟向数字过渡，原有模拟信道已不能满足国家标准和行业需求，而数字信道又分为FDMA（频分多址）方式（如dPMR、NXDN等），和TDMA（时分多址）方式（如DMR、PDT等）。目前的无线列调信道机与调度设备之间的音频接口采用模拟信号方式，该方式容易受到TDMA噪声的干扰从而降低音频质量。TDMA噪声产生原理：采用TMDA（时分多址）多址方式的数字无线通信系统为基于2时隙TMDA结构，即30ms发射30ms接收交替持续进行。由此使得射频功放发射包络为30ms的方波，变化频率为33.33Hz。该频率以及其谐波很容易干扰到模拟音频电路，从而降低音频质量。

此外，现有和曾有的应用于铁路列车无线调度通信的信道机设备，音频接口（模拟音频接口）、亚音频信令接口（模拟亚音频接口）、控制接口（uart数字接口）为三个独立的接口，导致接口连接复杂。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本发明的目的在于提供一种带数字化音频接口的无线列调信道机设备及实现方法，以解决现有技术中提出的问题。

本发明采取的技术方案是：一种带数字化音频接口的无线列调信道机设备，包括天线接口、收发开关、接收单元、发射单元、电源单元、控制电路、控制接口、PTT控发接口和电源接口，其特征在于，所述的控制接口将音频接口、信令接口、控制接口通过一个SPI接口统一设为信号接口，所述的控制电路采用型号为OMAPL138主控芯片；接收单元采用低噪音放大器、混频器、晶体滤波器、中频放大电路和型号为AD9864中频数字化电路；发射单元采用功率放大器、驱动放大器、型号为LMX2571频率合成器和型号为TCXO温度补偿型石英晶体振荡器；电源单元采用型号为78M05稳压器、型号为L7808稳压器、型号为SPX3819M5-3.3电源芯片、型号为LTC3607稳压器和型号为L78M08稳压器。

所述天线接口双向连接收发开关，所述OMAPL138主控芯片连接收发开关，所述接收单元的低噪音放大器、混频器、晶体滤波器、中频放大电路、中频数字化电路依次连接，其中低噪音放大器连接收发开关，同时又与中频放大电路连接，中频数字化电路连接主控芯片；所述发射单元的功率放大器、驱动放大器、频率合成器和温度补偿型石英晶体振荡器依次连接，其中功率放大器连接收发开关，同时频率合成器又连接到接收单元的混频器及主控芯片；所述电源单元的78M05稳压器连接至接收单元的低噪音放大器和中频放大电路，L7808稳压器分别连接78M05稳压器及发射单元的驱动放大器，电源芯片分别连接至发射单元的频率合成器、温度补偿型石英晶体振荡器及接收单元的中频数字化电路，同时电源芯片又连接主控芯片，LTC3607稳压器连接电源芯片，同时又连接主控芯片，L78M08稳压器连接LTC3607稳压器；所述的信号接口和PTT控发接口分别连接主控芯片；电源接口连接电源单元的L78M08稳压器。

一种无线列调信道机设备的实现方法，其特征在于，所述带数字化音频接口的无线列调信道机设备执行以下操作：首先接收单元电路初始化，SPI接口初始化；收发开关切换到接收单元；SPI接口控制报文解析处理，然后进入接收守候状态；对PTT控发接口电平是否低进行判断，如果是，收发开关切换到发射单元，进入发射状态流程；接下来对PTT控发接口电平是否高进行判断，如果是，则程序跳转返回至收发开关切换到接收单元步骤，如果不是，则程序返回进入发射状态流程；如果对PTT控发接口电平是否低判断为不低，则接下来对是否接收到无线信号进行判断，如果判断未接收到无线信号，则程序跳转返回至接收守候状态步骤；如果接收到无线信号，则程序进入接收状态流程，如果判断无线信号结束，程序跳转返回至SPI接口控制报文解析处理步骤，如果判断无线信号未结束，程序返回进入接收状态流程。

本发明所述接收状态流程是：对接收信号进行解调，对接收音频数字化信令进行解析，将数字化音频、信令组成接收信号帧，控制SPI接口输出接收信号帧至信号接口；所述发射状态流程是：控制SPI接口从信号接口输入发射信号帧，拆解发射信号帧为数字化音频、信令，转换数字化音频、信令为调制信号，用调制信号调制发射射频信号，发射信号输出。

本发明所产生的有益效果是：该设备兼容FM模拟信道和TMDA多址方式的4FSK数字信道，音频接口、信令接口、控制接口通过1个SPI接口统一为信号接口，SPI接口为同步数字接口，数字化的音频接口避免了TDMA噪声的影响，从而解决TDMA噪声对音频干扰的问题，同时接口功能的合并简化了接口连接。

附图说明

图1为本发明电路连接原理框图；

图2为本发明总体流程图；

图3为图2中接收状态流程图；

图4为图2中发射状态流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本设计包括天线接口、收发开关、接收单元、发射单元、电源单元、控制电路、信号接口、PTT控发接口和电源接口，其中的信号接口将音频接口、信令接口、控制接口通过一个SPI接口统一为一个接口，控制电路采用型号为OMAPL138主控芯片；接收单元采用低噪音放大器、混频器、晶体滤波器、中频放大电路和型号为AD9864中频数字化电路；发射单元采用功率放大器、驱动放大器、型号为LMX2571频率合成器和型号为TCXO温度补偿型石英晶体振荡器；电源单元采用型号为78M05稳压器、型号为L7808稳压器、型号为SPX3819M5-3.3电源芯片、型号为LTC3607稳压器和型号为L78M08稳压器。

天线接口双向连接收发开关，OMAPL138主控芯片连接收发开关，接收单元的低噪音放大器、混频器、晶体滤波器、中频放大电路、中频数字化电路依次连接，其中低噪音放大器连接收发开关，同时又与中频放大电路连接，中频数字化电路连接主控芯片；发射单元的功率放大器、驱动放大器、频率合成器和温度补偿型石英晶体振荡器依次连接，其中功率放大器连接收发开关，同时频率合成器又连接到接收单元的混频器及主控芯片；电源单元的78M05稳压器连接至接收单元的低噪音放大器和中频放大电路，L7808稳压器分别连接78M05稳压器及发射单元的驱动放大器，电源芯片分别连接至发射单元的频率合成器、温度补偿型石英晶体振荡器及接收单元的中频数字化电路，同时电源芯片又连接主控芯片，LTC3607稳压器连接电源芯片，同时又连接主控芯片，L78M08稳压器连接LTC3607稳压器；所述的信号接口和PTT控发接口分别连接主控芯片；电源接口连接电源单元的L78M08稳压器。

电源单元将电源接口输入的+13.8VDC供电电源进行电平转换，转换后实现对主控芯片OMAPL138、接收单元中的各电路和发射单元中的各电路进行供电。

如图2所示，本发明的带数字化音频接口的无线列调信道机设备执行以下操作：首先接收单元电路初始化，SPI接口初始化；收发开关切换到接收单元；SPI接口控制报文解析处理，然后进入接收守候状态；对PTT控发接口电平是否低进行判断，如果是，收发开关切换到发射单元，进入发射状态流程；接下来对PTT控发接口电平是否高进行判断，如果是，则程序跳转返回至收发开关切换到接收单元步骤，如果不是，则程序返回进入发射状态流程；如果对PTT控发接口电平是否低判断为不低，则接下来对是否接收到无线信号进行判断，如果判断未接收到无线信号，则程序跳转返回至接收守候状态步骤；如果接收到无线信号，则程序进入接收状态流程，如果判断无线信号结束，程序跳转返回至SPI接口控制报文解析处理步骤，如果判断无线信号未结束，程序返回进入接收状态流程。

如图3、图4所示，接收状态流程是：对接收信号进行解调，对接收音频数字化信令进行解析，将数字化音频、信令组成接收信号帧，控制SPI接口输出接收信号帧至信号接口；所述发射状态流程是：控制SPI接口从信号接口输入发射信号帧，拆解发射信号帧为数字化音频、信令，转换数字化音频、信令为调制信号，用调制信号调制发射射频信号，发射信号输出。

该设备具备接收状态、发射两种工作状态，工作原理如下：

接收状态：射频接收信号通过天线接口经过收发开关进入低噪声放大器，经低噪声放大器放大后进入混频器。频率合成器（LMX2571）输出本振信号进入混频器与射频接收信号进行混频，混频器输出混频后得到中频信号，中频信号进入晶体滤波器，然后进入中频放大电路，然后进入中频数字化电路（AD9864），经中频数字化电路进行中频数字化处理后，进入到主控芯片（OMAPL138）中进行FM或4FSK解调，解调后的数字化音频、信令通过SPI接口输出到信号接口。

发射状态：外部接口PTT控发接口输入低电平到主控芯片（OMAPL138），使设备进入发射状态。包含数字化音频、信令和控制等信息的信号通过SPI接口输入到主控芯片，经主控芯片处理后输出调制信号到频率合成器（LMX2571）进行FM或4FSK调制，频率合成器输出调制后的射频发射信号到驱动放大器，然后进入功率放大器，再经收发开关输出到天线接口。