[发明专利]一种轨道信号滤波电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种滤波电路，尤其是涉及一种应用于轨道交通信号系统的轨道信号带通滤波电路。

背景技术

轨道电路用于列车占用检测并提供连续的运行许可信息，各种轨道信息以轨道信号的形式进行传递。列车通过感应线圈感应钢轨电流并转换为电压信号，对该信号进行处理后获得列车运行所需的色灯信号、速度等级信号等，辅助列控系统控制列车的运行。轨道信号是一种FSK（Frequency Shift Keying，频移键控）调制波形，它通过两种不同频率的正弦波按照一定频率切换再合成输出。不同的FSK调制频率，即两种载频的切换频率代表不同的信息。目前国内的轨道机车信号主要有两种制式：ZPW2000制式的信号和移频制式的信号。国产移频制式信号的频率范围是450Hz～950Hz，ZPW2000制式信号的频率范围是1650Hz～2650Hz。因此带通滤波器的下限通过频率应小于或等于450Hz，上限通过频率应大于或等于2650Hz。

对于ZPW2000制式的信号，载频为1700Hz、2000Hz、2300Hz、2600Hz。调制频率为10.3Hz、11.4Hz、12.5Hz、13.6Hz、14.7 Hz、15.8Hz、16.9 Hz、18 Hz、19.1 Hz、20.2Hz、21.3 Hz、22.4 Hz、23.5Hz、24.6 Hz、25.7Hz、26.8Hz、27.9 Hz、29Hz。

对于移频制式的信号，载频为550Hz、650Hz、750Hz、850Hz。调制频率为7 Hz、8 Hz、8.5 Hz、9 Hz、9.5 Hz、11 Hz、12.5 Hz、13.5 Hz、15 Hz、16.5Hz、17.5 Hz、18.5Hz、20 Hz、21.5 Hz、22.5Hz、23.5Hz、24.5Hz、26 Hz。

现有的轨道交通信号系统中，轨道信号在450Hz-2650Hz的频率范围内，在数字信号处理前应进行抗混叠的带通滤波，以抑制频带外信号对信号处理的影响。同时，由于供电网采用50Hz供电，其基频分量50Hz信号以及三次谐波分量150Hz信号的干扰强度较大，必须对这两个频率点的干扰进行陷波抑制，从而降低供电网对轨道电路的干扰。

在与本发明相关的现有技术方案中，通常采用集成的滤波芯片实现对轨道信号的带通滤波，其原理框图如附图1所示。该电路通过对芯片的配置可以实现Butterworth、chebyshev、Bessel等形式的滤波电路。但是该方法的缺点是所设计的滤波电路阻带衰减不会大于20dB，并且不具备对50Hz和150Hz两个频点的陷波功能，无法抑制供电网单频信号对轨道信号的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道信号滤波电路，轨道信号通过本发明轨道信号滤波电路后，不仅能滤除带宽外的信号，还能显著抑制供电网单频信号的干扰。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种轨道信号滤波电路的技术实现方案，一种轨道信号滤波电路，包括：低通滤波单元和高通滤波单元。来自感应线圈的电压信号经过由所述低通滤波单元和高通滤波单元组成的带通滤波电路进行带通滤波和陷波处理后输出至处理器进行信号解码处理。所述低通滤波单元的最大通过频率为3125Hz，阻带衰减大于40dB。所述高通滤波单元的最小通过频率为400Hz，阻带衰减大于40dB。所述由低通滤波单元和高通滤波单元组成的带通滤波电路对50Hz信号和150Hz信号具有陷波抑制作用，其中对50Hz信号的衰减大于80dB，对150Hz信号的衰减大于60dB。

优选的，所述来自感应线圈的电压信号先经过所述低通滤波单元进行低通滤波处理，再进入所述高通滤波单元进行高通滤波处理后，再输出至所述处理器。

优选的，所述来自感应线圈的电压信号先经过所述高通滤波单元进行高通滤波处理，再进入所述低通滤波单元进行低通滤波处理后，再输出至所述处理器。

优选的，所述低通滤波单元采用八阶椭圆型开关电容式有源低通滤波电路。

优选的，所述高通滤波单元通过运算放大器级联形成实现4阶Chebyshev II型高通滤波电路。

优选的，所述低通滤波单元采用MAX293滤波芯片。

优选的，所述低通滤波单元的输入时钟频率采用5M晶振通过2个四分频芯片或采用计数器对输入时钟频率分频取得。

优选的，所述高通滤波单元由包括运算放大器、电阻和电容在内的6个运算放大电路级联而成。所述高通滤波单元的截止频率为400Hz，对通带内信号滤波增益为1，对50Hz信号的衰减大于80dB，对150Hz信号的衰减大于60dB。