[发明专利]一种轨道交通电磁通讯系统的防干扰装置

权利要求书

1.一种轨道交通电磁通讯系统的防干扰装置，其特征在于，包含以下内容：

所述防干扰装置包含基带芯片、处理器、无线通讯芯片、MCU3、小型分布式天线框架以及多个传感器；

所述传感器位于所述防干扰装置整体外围，将接收轨道交通中用于通讯产生的信号传输到所述防干扰装置内部的所述基带芯片中；

所述基带芯片位于所述防干扰装置内部，与所述传感器相连，用于从所述传感器接收通讯信号，并将所述信号转换为用于信号处理的模拟信号；

所述通讯信号为一对电压差分信号，在所述电压差分信号的电压高于第一预定阀值时，产生第一对电流差分信号，在所述电压差分信号的电压低于第一预定阀值时，产生第二对电流差分信号，所述第一预定阈值为所述基带芯片的最大工作频率对应的最高接收信号强度，所述第一电流差分信号或所述第二电流差分信号即为用于信号处理的所述模拟信号；

所述无线通讯芯片位于所述防干扰装置内部，与所述基带芯片相连，包括信号转换单元与检波单元；

所述信号转换单元用于从所述基带芯片接收所述模拟信号，并将所述模拟信号的信号强度与第二预定阀值比较，若所述模拟信号的强度高于或等于第二预定阀值，则所述信号转换单元将所述模拟信号转换为数字信号并输出所述数字信号，若所述模拟信号的强度低于第二预定阀值，则所述信号转换单元将所述模拟信号转换为低电平信号并输出所述低电平信号，所述第二预定阀值计算公式如下：

其中，P₁为所述第一预定阀值大小，P₂为所述第二预定阀值，v₁为所述基带芯片的最大工作频率，v₂为所述无线通讯芯片的最大工作频率；

所述检波单元用于对所述信号转换单元输出的信号进行检波，当从所述信号转换单元接收到数字信号时，所述检波单元输出第一检波信号，当从所述信号转换单元接收到低电平信号时，所述检波单元输出第二检波信号；

所述处理器位于所述防干扰装置的内部，与所述无线通讯芯片相连，包括信号放大单元与信号筛选单元；

所述信号放大单元用于将所述检波单元输出的信号进行放大，计算公式为：

其中，Y₀为所述检波单元输出的信号强度，t为所述检波的单元输出的信号阶次，K为放大系数，Y为放大检波信号；

所述信号筛选单元用于对所述放大检波信号进行分析以确定是否将所述检波信号输出，从电子系统干扰信号传播途径来看，信号频率幅值大的地方，往往是电容性耦合信号干扰的主要根源，公共阻抗耦合的信号干扰也是由剧烈变化的信号幅值在公共阻抗特别是其电感分量上产生的压降造成的，因此需要过滤电路中大幅波动的信号幅值；

经过信号转换、检波以及放大之后的所述模拟信号均为正弦波，所述正弦波的幅值序列计算公式为：

其中，A_i,j表示第i个所述检波信号的第j个放大后的幅值，f_i,j表示第i个所述检波信号的第j个放大后的信号频率，N_i,j表示对应f_i,j的数据窗长度；

对所述正弦波进行第一轮筛选，若所述正弦波的幅值A_i,j小于n_i,j，则认为所述正弦波幅值为零，将所述正弦波过滤，若所述正弦波幅值A_i,j大于或者等于n_i，则将进行第二轮筛选，n_i表示所述信号筛选单元最小工作频率对应的信号幅值，通过这一步可以筛选去除接近为零的信号；

对所述正弦波进行第二轮筛选，比较处于相邻频段的幅值序列A_i,j和A_i,j+1，如果他们对应的频率f_i,j和f_i,j+1接近，则认为A_i,j和A_i,j+1是同一模态信号，取两者中的大值为最终结果，否则认为是两个不同的模态信号，对经过筛选后的模态信号进行分析，若A_i,j大于或等于B_i，将此信号过滤，若A_i,j小于B_i，将此信号输出到所述小型分布式天线框架，由此得到全部所需的模态信号，B_i表示所述小型分布式天线框架允许接收信号的最大幅值；

所述小型分布式天线框架位于所述防干扰装置外侧，与所述处理器相连，当所述模态信号由处理器传输至小型分布式天线框架时，所述小型分布式天线框架处于射频信号发射状态，其端口会产生相应电平强度，所述电平强度计算公式为：

其中I为所述小型分布式天线框架产生的电平强度，m为所述模态信号传输的时刻，n为所述模态信号的阶次，为所述m时刻n次模态信号值，A为所述处理器与所述小型分布式天线框架相连导线的横截面积；

所述MCU3位于所述防干扰装置的内部，与所述小型分布式天线框架和所述传感器均相连，所述小型分布式天线框架会上报计算所得的所述电平的强度I给所述MCU3，若所述电平强度I低于I_m，所述MCU3会发出控制命令关闭所述传感器；反之，若所述电平强度I高于I_m，所述传感器处于工作状态，所述MCU3会通过拉低所述处理器传输的信号强度来关闭所述小型分布式天线框架的射频发射的工作状态，I_m表示所述传感器传输最大幅值的模态信号时的最高电平强度。