用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置的製作方法
2023-05-20 06:03:06
專利名稱：用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路設備，更具體地說，涉及一種用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置。
背景技術：
在鐵路系統中，目前地對車監測系統得到了越來越廣泛的應用。該系統有助於對目前在運行的車輛的位置、狀態等進行監測，使得調度部門在計劃時對目前的路況更為清楚，極大地提高了調度的準確性和及時性。在該系統中，一個最基本的動作就是沿鐵路線設置監測點，讀取經過這些監測點的車輛信息，並將這些信息匯總，使得在段內、局內或更大範圍內分布的車輛及其狀態可以被清楚、明白地指示出來。這就涉及到對設置在車輛上的電子標籤的信息的讀取。但是，在絕大多數情況下，上述步驟都是採取通用的對電子標籤的讀取方法及裝置來進行的。由於鐵路的環境較為惡劣、幹擾大等具體情況，現有的與安裝在車輛上的電子標籤進行通訊的微波裝置較為容易出現工作不穩定、易損壞等問題。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述工作不穩定、易損壞的缺陷，提供一種工作穩定、不易損壞的用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是構造一種用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置，包括天線和收發隔離模塊，還包括連接在所述天線及收發隔離模塊之間用於耦合信號的耦合模塊、用於接收處理電子標籤發送的射頻信號並輸出所述電子標籤發送數據的接收通道、產生載波並通過所述收發隔離模塊由所述天線發送出去的發射通道、為所述接收通道和所述發射通道提供本地振蕩信號和載波信號的頻率合成模塊以及測量所述耦合模塊的狀態並產生控制所述收發隔離模塊和發射通道參數的狀態檢測及模塊；所述接收通道輸入端與所述收發隔離模塊的接收輸出端連接；所述發射通道輸出端與所述收發隔離模塊的發射輸入端連接。在本實用新型所述的微波裝置中，所述接收通道包括用於對所述頻率合成模塊輸出的本地振蕩信號和由所述收發隔離模塊輸出的射頻信號進行混頻的無源混頻模塊、接收所述無源混頻模塊輸出並對其進行預處理的基帶預處理模塊和對經過所述基帶預處理模塊處理的基帶信號進行解碼而得到所述電子標籤發送的數據的基帶處理模塊；所述無源混頻模塊、基帶預處理模塊和基帶處理模塊依次連接。在本實用新型所述的微波裝置中，還包括依次串接在所述收發隔離模塊射頻輸出端和所述無源混頻模塊之間的帶通濾波器和衰減器。在本實用新型所述的微波裝置中，所述無源混頻模塊包括無源混頻器和通過使用微帶線而得到其接收信號的功分信號的3dB功分信號形成單元，所述3dB功分信號形成單元的輸入接收所述收發隔離模塊輸出的信號，所述3dB功分信號形成單元輸出信號到所述無源混頻器。[0008]在本實用新型所述的微波裝置中，所述無源混頻器為雙平衡解調的正交零中頻無源混頻器。在本實用新型所述的微波裝置中，所述基帶預處理模塊包括用於對其接收到的零中頻信號進行低通濾波的低通濾波器和對經過所述低通濾波之後的零中頻信號進行放大的基帶信號放大器以及將基帶信號放大器放大後的零中頻信號進行差分變換的差分信號形成模塊，所述低通濾波器、基帶信號放大器依次以及差分信號形成模塊連接。在本實用新型所述的微波裝置中，所述發射通道包括接收所述頻率合成模塊輸出的載波、將其放大並輸出到所述收發隔離模塊的發射信號輸入端的功率放大器。在本實用新型所述的微波裝置中，所述功率放大器還包括兩個分別與所述狀態檢測及控制模塊連接的、分別控制所述功率放大器的開關和功率放大器的偏置的控制端。在本實用新型所述的微波裝置中，所述基帶處理模塊包括用於將來自基帶預處理模塊的信號進行模數轉換的模數轉換單元、用於將所述模數轉換單元輸出的數位訊號由差分信號恢復的邏輯單元以及將所述邏輯單元輸出的信號進行解碼而得到其中數據的DSP 單元。實施本實用新型的用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置，具有以下有益效果由於採用無源混頻、發射功率控制、耦合模塊、耦合狀態檢測等技術措施，使得該微波裝置能夠適應鐵路的環境，因此其工作穩定、不易損壞。
圖1是本實用新型用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置實施例中該微波裝置的結構示意圖；圖2是所述實施例中接收通道的結構示意圖；圖3是所述實施例中接收通道對接收到的信號進行幅度調整的結構示意圖；圖4是所述實施例中發射通道的結構示意圖；圖5是所述實施例中基帶模塊的電路圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型實施例作進一步說明。如圖1所示，在本實用新型用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置實施例中，該微波裝置用於喚醒安裝在經過監測點的列車車輛上的電子標籤，並接收這些電子標籤發送來的、表示該電子標籤身份及狀態的數據。在本實施例中，該微波裝置包括收發隔離模塊1、發射通道2、接收通道3、頻率合成模塊4、狀態檢測及控制模塊5以及耦合模塊 6 ；其中，上述耦合模塊6連接在天線與收發隔離模塊1之間，而收發隔離模塊1包括發射信號輸入端、接收信號輸出端以及與上述耦合模塊6連接的發射/接收信號端，上述發射信號輸入端與發射通道2的輸出端連接，上述接收信號輸出端與接收通道3的信號輸入端連接； 頻率合成模塊3輸出載波信號到發射通道2並輸出本振信號到接收通道4 ；狀態檢測及控制模塊5檢測耦合模塊6的駐波比以得到輸出到發射通道2的控制控制信號，同時，上述狀態檢測及控制模塊5還接收來自主控裝置(圖中未示出)的控制信號，並分別輸出控制信號控制上述收發隔離模塊1的接收狀態和發射狀態之間轉換、控制上述頻率合成模塊4的載波或本振信號的產生及輸出等等。在本實施例中，天線及收發隔離模塊1之間用於耦合信號的耦合模塊6的使用起到了一個保護電路的作用，對與於整個RF通道進行了保護，減小了惡劣環境對於微波裝置的衝擊，有利於整個微波裝置的可靠工作。而上述接收通道3通過耦合模塊6和收發隔離模塊1接收電子標籤發送來的射頻信號，對該射頻信號進行處理及解碼，最後輸出該電子標籤發送的數據；而發射通道2將接收到的載波信號通過收發隔離模塊1、耦合模塊6並由天線發送；當然，發射通道2的工作與否及工作的參數是由上述狀態檢測及控制模塊5輸出的控制信號決定的。狀態檢測及控制模塊5檢測耦合模塊6的狀態，並依據檢測結果生成控制信號，同時，也接收來自控制裝置(圖中未示出)的控制信號，並將這些自己生成或接收而來的控制信號發送到各自對應的模塊(包括收發隔離模塊1、發射通道2以及頻率合成模塊4，分別控制這些模塊的工作狀態及參數；頻率合成模塊4則在上述檢測與控制模塊5輸出的控制信號的作用下分別輸出符合要求的振蕩信號到上述發射通道2以及輸出本地振蕩信號到上述接收通道3。在本實施例中，上述狀態檢測及控制模塊5對於耦合模塊6的檢測實際上就是檢測耦合模塊6中的駐波比，判斷其與天線的匹配程度，並依據該數據產生控制發射通道2增益的控制信號，如果結果表示上述耦合模塊6與天線的匹配可能存在開路或短路，上述檢測與控制模塊也可以產生一個告警信號上傳到控制裝置(圖中未示出) 中，控制裝置使其顯示出來，提醒操作人員注意。在本實施例中，如圖2所示，接收通道3包括無源混頻模塊31、基帶預處理模塊32 以及基帶處理模塊33;其中，無源混頻模塊31用於利用頻率合成模塊4輸出的本地振蕩信號與由收發隔離模塊1輸出的射頻輸入信號進行混頻，得到上述射頻輸入信號的基帶信號；基帶預處理模塊32接收無源混頻模塊31輸出，並對其進行預處理；基帶處理模塊33對經過基帶預處理模塊32處理的基帶信號進行解碼而得到電子標籤發送的數據；上述無源混頻模塊31、基帶預處理模塊32和基帶處理模塊33依次連接，將該微波裝置接收到的射頻信號轉換為數據。在本實施例中，無源混頻模塊31包括無源混頻器和3dB功分信號形成單元(圖中未示出)，3dB功分信號形成單元通過使用微帶線而得到其接收信號的功分信號；3dB功分信號形成單元接收收發隔離模塊1輸出的射頻輸入信號，並利用微帶線使得該信號轉換為 3dB功分信號，3dB功分信號形成單元輸出的信號連接到無源混頻器的輸入端，該無源混頻器為雙平衡解調的正交零中頻無源混頻器。無源混頻器輸出的信號經過後續的有源低通濾波電路完成對接收帶寬的限制以及鄰信道幹擾的去除。其帶來的好處是大大減少了使用的器件，節省了成本，並且使接收射頻信號抗幹擾能力更強，接收性能更佳。在本實施例中，由於收發電路同時、同頻工作，收發隔離度很差，發射通道2洩漏到接收通道3的功率很大，足以使前端的LNA (低噪聲放大器)飽和或者損壞LNA，所以，在這種情況下，本實施例中並沒有使用LNA，節約了成本；同時，雖然洩漏功率和有用回波信號之間的功率相差過大，但有用信號的接收包絡可以在洩漏信號上進行二次調製，所以可以利用洩漏信號打通混頻器，從而對有用信號進行解調，因此在本實施例中使用無源混頻器而非有源混頻器，是為了防止洩漏功率使有源混頻器飽和或者損壞有源混頻器；但是，無源混頻器也有其功率適用範圍，混頻信號功率不宜過大，所以需要在其前端加入衰減器，在不同應用場合下可以調節衰減值；請參見圖3，在本實施例中，在來自收發隔離模塊1的射頻輸入信號進入無源混頻模塊31之前，在其通道上串接BPF (帶通濾波器)和衰減器，以達到上述目的。在本實施例中，基帶預處理模塊32包括低通濾波器、基帶信號放大器以及將基帶信號放大器放大後的零中頻信號進行差分變換的差分信號形成模塊(圖中未示出)；其中，該低通濾波器、基帶信號放大器和差分信號形成模塊依次連接，即串接在信號通路上；低通濾波器用於對其接收到的零中頻信號進行低通濾波，也就是對輸入基帶預處理模塊32的信號進行低通濾波，以減少幹擾；而基帶信號放大器則對經過上述低通濾波之後的零中頻信號進行放大，使得其適於後續的基帶處理模塊33。太小幅度的零中頻信號進入基帶處理模塊33可能會使得其處理時出現錯誤。而差分信號形成模塊將上述放大器輸出的信號轉換為差分信號。參見圖5，在本實施例中，基帶處理模塊包括模數轉換單元、邏輯單元和DSP單元 (分別為圖5中的TO、U7和U13);在本實施例中，模數轉換單元U5用於將來自基帶預處理模塊32的信號進行模數轉換；邏輯單元U7用於對模數轉換單元提供轉化時鐘和轉化控制，並接收模數轉換單元輸出的數位訊號進行串並轉化以便後續DSP單元接收；DSP單元U13用於將邏輯單元輸出的信號進行解碼而得到其中數據，該數據就是安裝在列車車輛上的電子標籤發出的、表示其身份或狀態的數據；DSP單元將該數據上傳到控制裝置(圖中未示出)， 控制裝置按照事先的設置將該數據存儲並上傳。對於來自基帶預處理模塊32的差分基帶信號而言，其首先通過模數轉換單元U5將其轉換為數位訊號，之後再通過邏輯單元U7將這些數位訊號由差分信號轉換為單個信號的形式，之後再將這些信號在DSP單元U13中解碼， 進而得到電子標籤輸出的、表示其身份或狀態的數據。在本實施例中，圖5中還包括了其他的部件或連接關係，這些都是為了上述功能而設置的，例如，設置了 FLASH存儲器可以用於存儲數據，設置多個振蕩器保證各單元的正常工作，以及設置多個控制線，接收或輸出狀態參數或控制指令，這些設置的目的同樣是保證各單元正常、穩定地工作。本實施例中另一個較為有特色的地方是對於發射通道2的設置。如圖4所示，在本實施例中，發射通道2包括接功率放大器21，該功率放大器21接收頻率合成模塊4輸出的載波(當然，頻率合成模塊4是在控制裝置通過狀態檢測及控制模塊5輸出的控制信號的控制下產生該載波的)，並將其接收到的載波信號放大、輸出到收發隔離模塊1的發射信號輸入端，通過天線發送出去，喚醒經過車輛上安裝的電子標籤。在本實施例中，功率放大器21還包括兩個控制端，這兩個控制端分別與狀態檢測及控制模塊5上的兩個輸出信號連接，這兩個控制信號分別控制功率放大器21的開啟和關閉以及控制功率放大器的偏置，進而控制該放大器的增益。其中，一個控制端控制功率放大器的開啟或關閉，該控制信號是由控制裝置(圖中未示出)而來；另一個控制端控制該功率放大器21的偏置，該控制信號是狀態檢測及控制模塊5上依據其檢測到的耦合模塊6上的駐波比參數而得到的。因此，在本實施例中利用控制數模轉換器調整功放的偏置電壓控制發射功率、利用狀態檢測及控制模塊5將輸出的功率信號通過模數轉換器取得並檢測，從而形成信號環路。實現了自動增益控制。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置，包括天線和收發隔離模塊，其特徵在於，還包括連接在所述天線及收發隔離模塊之間用於耦合信號的耦合模塊、用於接收處理電子標籤發送的射頻信號並輸出所述電子標籤發送數據的接收通道、產生載波並通過所述收發隔離模塊由所述天線發送出去的發射通道、為所述接收通道和所述發射通道提供本地振蕩信號和載波信號的頻率合成模塊以及測量所述耦合模塊的狀態並產生控制所述收發隔離模塊和發射通道參數的狀態檢測及模塊；所述接收通道輸入端與所述收發隔離模塊的接收輸出端連接；所述發射通道輸出端與所述收發隔離模塊的發射輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的微波裝置，其特徵在於，所述接收通道包括用於對所述頻率合成模塊輸出的本地振蕩信號和由所述收發隔離模塊輸出的射頻信號進行混頻的無源混頻模塊、接收所述無源混頻模塊輸出並對其進行預處理的基帶預處理模塊和對經過所述基帶預處理模塊處理的基帶信號進行解碼而得到所述電子標籤發送的數據的基帶處理模塊； 所述無源混頻模塊、基帶預處理模塊和基帶處理模塊依次連接。
3.根據權利要求2所述的微波裝置，其特徵在於，還包括依次串接在所述收發隔離模塊射頻輸出端和所述無源混頻模塊之間的帶通濾波器和衰減器。
4.根據權利要求3所述的微波裝置，其特徵在於，所述無源混頻模塊包括無源混頻器和通過使用微帶線而得到其接收信號的功分信號的3dB功分信號形成單元，所述3dB功分信號形成單元的輸入接收所述收發隔離模塊輸出的信號，所述3dB功分信號形成單元輸出信號到所述無源混頻器。
5.根據權利要求4所述的微波裝置，其特徵在於，所述無源混頻器為雙平衡解調的正交零中頻無源混頻器。
6.根據權利要求5所述的微波裝置，其特徵在於，所述基帶預處理模塊包括用於對其接收到的零中頻信號進行低通濾波的低通濾波器和對經過所述低通濾波之後的零中頻信號進行放大的基帶信號放大器以及將基帶信號放大器放大後的零中頻信號進行差分變換的差分信號形成模塊，所述低通濾波器和基帶信號放大器以及差分信號形成模塊依次連接。
7.根據權利要求6所述的微波裝置，其特徵在於，所述發射通道包括接收所述頻率合成模塊輸出的載波、將其放大並輸出到所述收發隔離模塊的發射信號輸入端的功率放大器。
8.根據權利要求7所述的微波裝置，其特徵在於，所述功率放大器還包括兩個分別與所述狀態檢測及控制模塊連接的、分別控制所述功率放大器的開關和功率放大器的偏置的控制端。
9.根據權利要求8所述的微波裝置，其特徵在於，所述基帶處理模塊包括用於將來自基帶預處理模塊的信號進行模數轉換的模數轉換單元、用於將所述模數轉換單元輸出的數位訊號由差分信號恢復的邏輯單元以及將所述邏輯單元輸出的信號進行解碼而得到其中數據的DSP單元。
專利摘要本實用新型涉及一種用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置，包括連接在所述天線及收發隔離模塊之間用於耦合信號的耦合模塊、用於接收處理電子標籤發送的射頻信號並輸出所述電子標籤發送數據的接收通道、產生載波並通過所述收發隔離模塊由所述天線發送出去的發射通道、為所述接收通道和所述發射通道提供本地振蕩信號和載波信號的頻率合成模塊以及測量所述耦合模塊的狀態並產生控制所述收發隔離模塊和發射通道參數的狀態檢測及模塊。實施本實用新型的用於地對車監測系統中與電子標籤通訊的微波裝置，具有以下有益效果其工作穩定、不易損壞。
文檔編號H04B1/38GK202111695SQ201120169809
公開日2012年1月11日 申請日期2011年5月25日 優先權日2011年5月25日
發明者何方勇, 司培基, 熊澤渝, 童雲 申請人:深圳市遠望谷信息技術股份有限公司