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北峰對講機-簡單分析鐵路無線通信系統的靜噪應用

  鐵路無線通信系統是在調頻無線對講系統的基礎上構建的，為提高鐵路無線通信系統中的通話質量及有效地抑制頻帶內其他業務的話音干擾，靜噪的應用極為重要。從靜噪原理上來分，大致有導音靜噪、門限靜噪和噪聲靜噪三種，下面就對這三種靜噪的原理及應用一一分析。

  1、導音靜噪

　　導音靜噪也稱單音靜噪或導頻靜噪，是利用人類話音頻帶外的一個單音作為是否打開音頻通道的一個條件從而屏蔽其他不帶導音的信號。人類的話音大部分能量集中在300-3000Hz,由于人耳300 Hz以下及更低的頻率不敏感，所以通常選擇低于人類話音下限300Hz（即亞音頻）以下的頻率作為導音，鐵路無線通信系統中應用了CTCSS系統中的114.8Hz、123.0Hz、186.2等頻率。

　　亞音頻信令編解碼的實現方法較多，從成本控制、可靠性及電路復雜程度上綜合考慮配合單片機應用專用芯片FX465的情況較多。它能夠滿足低壓3V供電，涵蓋了67.0Hz to 254.1Hz中47個單音，可以直接采用并口或串口的方式和單片機連接，具有功耗低、外圍電路簡單、易于控制等特點。進行亞音頻編碼時，只需用單片機向FX465發送編碼頻率及命令即可；解碼時需提前預置要解出的頻率，然后在解碼指示管腳上判斷高低電平即可，芯片及外圍電路圖如圖1所示。

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　　導音靜噪多用于追蹤導頻信令、控制信令和轉信維持信令等，見表1。還有一部分導音演變成了呼叫命令，在鐵路通信系統中叫亞音頻信令。機車設備或地面設備接收到相應的亞音頻信令后才進入相應的對講狀態，從而抑制了同頻率的其他業務的無線干擾。

  2、門限靜噪

　　在無線通信技術上我們使用載波傳遞信息，將話音信號調制到一個高頻載波上然后再在空中發射和接收，鐵路無線通信使用450MHz頻段。由于所有的機車、地面設備都使用這個頻段里的指定頻率，這就造成空中有很多同頻率的弱信號存在，而這些弱信號的載頻并不是設備想接收的。

　　通常我們把載頻幅度小到一定數值以下就認為是不應接收的干擾信號，該數值定義為載頻的接收門限。

　　無線調頻接收機都有接收信號強度輸出接口統稱為RSSI（Received Signal Strength Indicator），該接口是接收載頻的強度指示，通常輸出一個電壓，此電壓和載頻信號幅度成正比關系，比如1uV的載頻信號幅度對應的RSSI電壓值約為0.5V。

　　在設備電路中多數使用運放搭建的比較器來實現判斷接收載頻信號強度并控制是否打開音頻門，如圖2.

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　　為放置門限過大導致有用信號不能接收進來，此時用深靜噪靈敏度指標來控制，鐵道部行業標準要求如下：

1、隨著集成電路的發展和單片機功能的日益強大，門限的判斷可以用帶有模數轉換的單片機直接采樣實現。

2、成都鐵路局成功地利用通過GPS定位控制門限值在不同的運行區域根據現場通話要求進行自動調整，實現了門限的智3、能化改變。機車設備在樞紐地區適當地抬高門限，可以有效地降低樞紐地區其他設備頻繁呼叫帶來的同頻干擾。

3、噪聲靜噪

　  調頻接收機在收不到任何載頻信號的情況下，音頻輸出端會輸出一個幅度較大的白噪聲，而當載頻信號增強時鑒相器的壓噪特性會使白噪聲電平變低。當噪聲電平值低到某種程度才能打開音頻門，通過檢查噪聲電平來控制音頻門的靜噪方法就是噪聲靜噪。檢測噪聲大小通常選擇話音帶外的一個點，多數接收機廠家選擇10KHz這個頻點。 南寧鐵路局為更好地接收列尾信息，機車設備的門限調得非常低，這樣通常會有以下微弱載頻信號的噪聲出現，當溫度發生變化較多時，有時接收機也會輸出一些白噪聲，雖然不會給通話造成影響但是在一定程度上使駕駛室的安靜造成不好的感覺。南寧鐵路局巧妙地運用了噪聲靜噪的特性一舉攻克了此問題，應用時只需對接收機的噪聲靜噪級別進行設置即可。

  小結

　　針對現有的鐵路無線通信系統中應用的導音靜噪、門限靜噪和噪聲靜噪從可實現性，抗干擾效果及電路復雜程度對比如下：上述三種靜噪方式在鐵路中不是孤立單獨使用的，而是有機地組織在一起，相互補充、相互配合綜合應用的，最常見的是導音靜噪和門限靜噪相結合的方式，門限大小的設置要根據現場的場強分布、通話距離的要求等各方面綜合考慮，從而實現既能有效的防止干擾又能提供可靠的通話保證。

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