應用於ctcs應答器傳輸模塊的天線的製作方法

2023-04-29 06:44:21

專利名稱：應用於ctcs應答器傳輸模塊的天線的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工作於HF頻段的雙頻帶天線，特別是一種應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線。
背景技術：
應答器傳輸模塊(BTM-Balise Transmission Module)是中國列車運行控制系統 (CTCS-Chinese Train Control System)車載設備中的重要組成部分，CTCS工作原理如圖 1所示，車載設備的應答器傳輸模塊3通過給天線單元2饋電，向地面設備的應答器1發送 能量信號，應答器接收到射頻能量後其相關電路被激活，然後將存儲器的數據通過FSK方 式調製在4. 234MHz載波上向外發射，應答器傳輸模塊天線單元接收到FSK信號並通過饋線 上傳給接收機，FSK信號經解調解碼後發送給列車運行控制系統的安全計算機，地面設備的 應答器安裝在軌道上，其存儲器事先已寫入相關數據，車載設備的應答器傳輸模塊BTM的 天線單元安裝在列車底部，通過射頻電纜與應答器傳輸模塊相連。現有技術的應答器傳輸 模塊採用振幅鍵控ASK調製方式，列車在300km/h的高速運行狀態下無法被正確讀取。
發明內容本實用新型的目的是提供一種應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，要解決的技 術問題是適應列車在300km/h的高速運行。本實用新型採用以下技術方案一種應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，所述應 用於CTCS應答器傳輸模塊的天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調Q電阻Rl組成；所述雙頻 諧振電路產生4. 234MHz和27. 095MHz兩個諧振頻率，分別用於應答器傳輸模塊發射功率載 波和接收地面設備應答器的FSK信號，所述檢測電路用於天線工作狀態的自檢，所述調Q電 阻Rl振蕩電路和檢測電路並聯後再與調Q電阻Rl相連，用於展寬4. 234MHz通道帶寬。本實用新型雙頻諧振電路由接收部分的第一電感Li、第一電容Cl、發射部分的第 二電感L2和第二電容C2組成4階電路，實現雙頻諧振；第一電感Ll與第一電容Cl、檢測 電路並聯連接；第二電感L2與第二電容C2並聯連接；檢測電路上並聯有第三電感L3 ；第一 電感(Li)與第二電感L2、第三電感L3相互耦合。本實用新型的調Q電阻Rl —端接天線饋線內導體，另一端與並聯的第一電感Li、 第一電容Cl和檢測電路一端相連。本實用新型的檢測電路由存儲器U2、複雜可編程邏輯器件Ul和振蕩電路連接組 成。本實用新型的振蕩電路的第五電容C5的一端接地，另一端連接第七電容C7、第三 電感L3的一端，第七電容C7經第二電阻R2、第三電阻R3連接第八電容C8，第八電容C8連 接第六電容C6及第三電感L3的另一端，第六電容C6的另一端接地，第二電阻R2、第三電阻 R3的連接點接第九電容C9的一端，第九電容C9的另一端接地，第一場效應管Ql的D、S腳 連接第二電阻R2的兩端，G腳接第2A與非門陣列V2A的6腳，第二場效應管Q2的D、S腳連接第三電阻R3的兩端，G腳接第2A與非門陣列V2A的6腳，第2A與非門陣列V2A的5腳經第七電阻R7接與第2C非門陣列V2C的11腳，4腳連接第2B與非門陣列V2B的2腳、經 第九電阻R9接複雜可編程邏輯器件Ul的Al腳，第2B與非門陣列V2B的3腳經第八電阻 R8接複雜可編程邏輯器件Ul的CLK 0/1腳，1腳經第五電阻R5、第十一電容Cll接複雜可 編程邏輯器件Ul的VCC腳及存儲器U2的VCC腳和ORG腳，第十一電容Cll連接第2C與非 門陣列V2C的12腳、VCC電源，第2C與非門陣列V2C的13腳經第十電阻RlO接複雜可編 程邏輯器件Ul的D6腳，12腳連接第2D與非門陣列V2D的10腳，9腳經第九電阻R9接復 雜可編程邏輯器件Ul的Al腳、經第十二電容C12接地，6腳經第六電阻R6接地，第五電阻 R5經第十電容ClO接地，複雜可編程邏輯器件Ul的VCC腳接VCC電源，存儲器U2的CS腳 接複雜可編程邏輯器件Ul的TDO腳，CLK腳接複雜可編程邏輯器件Ul的D8腳，DI腳接復 雜可編程邏輯器件Ul的DlO腳，DO腳接複雜可編程邏輯器件Ul的D12腳，VSS腳接地。本實用新型的並聯的第二電感L2與第二電容C2由設在外沿的印製線圈組成諧振 為4. 234MHz的發射部分，設在發射部分內的並聯第一電感Ll和第一電容Cl印製線圈組成 諧振27. 095MHz的接收部分，檢測電路設在接收部分內，所述檢測電路連接第三電感L3的 印製線圈，連接檢測電路的天線饋線與電源連接。本實用新型與現有技術相比，天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調Q電阻組成，雙 頻諧振電路產生兩個諧振頻點，用於應答器傳輸模塊發射功率載波和接收地面設備應答器 的FSK信號，檢測電路用於天線工作狀態的自檢，調Q電阻用於展寬4. 234MHz通道帶寬，滿 足列車在300km/h的高速運行時車載設備與地面設備通信，應答器傳輸模塊具有自檢功能 的天線，能及時提供自身工作狀態信息，為鐵路運輸提供更有力的安全保證。

圖1是CTCS工作原理圖。圖2是本實用新型實施例的電路原理圖。圖3-1是本實用新型天線裝置的結構圖。圖3-2是本實用新型天線裝置的立體分解圖。圖4是本實用新型檢測電路的電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖2所示，本實用新 型的應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調Q電阻Rl組成。雙 頻諧振電路由接收部分的第一電感Li、第一電容Cl、發射部分的第二電感L2和第二電容C2 組成4階電路，實現雙頻諧振。第一電感Ll與第一電容Cl、檢測電路並聯。調Q電阻Rl — 端接天線饋線內導體，另一端與並聯的第一電感Li、第一電容Cl和檢測電路一端相連，並 聯的第一電感Li、第一電容Cl和檢測電路另一端與天線饋線外導體相連並接地。第二電 感L2與第二電容C2並聯。檢測電路另一側並聯有第三電感L3。第一電感Ll與第二電感 L2、第三電感L3之間通過空間磁力線相互耦合。檢測電路經與其連接的天線饋線從應答器 傳輸模塊獲取直流電壓。如圖3-1和圖3-2所示，所述並聯的第二電感L2與第二電容C2由設在外沿的印製線圈組成諧振為4. 234MHz的發射部分，設在發射部分內的並聯第一電感Ll和第一電容 Cl印製線圈組成諧振27. 095MHz的接收部分，檢測電路設在接收部分內，所述檢測電路連 接第三電感L3的印製線圈，連接檢測電路的天線饋線與電源連接。如圖4所示，所述檢測電路用於天線與應答器傳輸模塊及饋線連接通斷狀態的自 檢，由存儲器U2、複雜可編程邏輯器件CPLD Ul和振蕩電路連接組成。所述振蕩電路由四個 與非門陣列、第三電感L3、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8、第九電容 C9、第二電阻R2、第三電阻R3及第一場效應管Q1、第二場效應管Q2組成。第五電容C5的 一端接地，另一端連接第七電容C7、第三電感L3的一端，第七電容C7經第二電阻R2、第三 電阻R3連接第八電容C8，第八電容C8連接第六電容C6及第三電感L3的另一端，第六電 容C6的另一端接地，第二電阻R2、第三電阻R3的連接點接第九電容C9的一端，第九電容 C9的另一端接地，第一場效應管Ql的D、S腳連接第二電阻R2的兩端，G腳接第2A與非門 陣列V2A的6腳，第二場效應管Q2的D、S腳連接第三電阻R3的兩端，G腳接第2A與非門 陣列V2A的6腳，第2A與非門陣列V2A的5腳經第七電阻R7接與第2C非門陣列V2C的11 腳，4腳連接第2B與非門陣列V2B的2腳、經第九電阻R9接CPLD的Al腳，第2B與非門陣 列V2B的3腳經第八電阻R8接CPLD的CLK 0/1腳，1腳經第五電阻R5、第i^一電容Cll接 CPLD的VCC腳及存儲器U2的VCC腳和ORG腳，第i^一電容Cll連接第2C與非門陣列V2C 的12腳、VCC電源，第2C與非門陣列V2C的13腳經第十電阻RlO接CPLD的D6腳，12腳連 接第2D與非門陣列V2D的10腳，9腳經第九電阻R9接CPLD的Al腳、經第十二電容C12接 地，6腳經第六電阻R6接地，第五電阻R5經第十電容ClO接地，CPLD的VCC腳接VCC電源， 存儲器U2的CS腳接CPLD的TDO腳，CLK腳接CPLD D8腳，DI腳接CPLD的DlO腳，DO腳接 CPLD的D12腳，VSS腳接地。雙頻諧振電路產生兩個諧振頻點，在4. 234MHz和27. 095MHz，Rl為調Q電路，用於 展寬4. 234MHz通道帶寬，複雜可編程邏輯器件CPLD是整個檢測電路的核心，負責獲取存儲 器的數據，並轉化成相應的電平通過門電路控制第一場效應管Q1、第二場效應管Q2的工作 狀態，通過改變諧振電路電容值的方式完成頻率變化，完成頻移鍵控FSK調製功能，印製線 圈小環電感第三電感L3既作為振蕩電感參與與非門振蕩器的諧振，同時又通過空間耦合 完成向接收電線傳輸信息的功能，第二電感L2、第三電感L3與第一電感Ll通過空間電磁耦 合方式實現饋送能量和信號的功能，及時提供自身工作狀態信息，提高鐵路運輸的安全性。 使得應答器傳輸模塊天線具有自檢功能，能及時提供自身工作狀態信息，為鐵路運輸提供 更有力的安全保證。天線正常工作時，饋線上只存在高頻信號，沒有直流電壓，自檢功能關閉。Ll通過 空間磁場耦合的方式給L2、C2諧振單元饋送27. 095MHz的功率載波，地面設備的應答器在 接收到功率載波後被激活，隨即向車載設備的天線單元發送4. 234MHz的頻移鍵控FSK信 號，該信號被Li、Cl網絡感應到後通過饋線反饋給車載設備的讀寫單元。天線處於自檢狀態時，應答器傳輸模塊通過饋線為天線提供直流工作電壓Vcc經 D1、 D2、D3和D4瞬態抑制保護、穩壓管Vl穩壓後，為整個檢測電路提供5V電源電壓Vcc。 電路中L3、C5、C6、C7、C8和V2B構成LC振蕩電路。同時振蕩得到的波形信號經R8送給 CPLD，作為CPLD的工作時鐘。CPLD的第45管腳輸出振蕩器的控制電平，經R9後送給V2A、 V2B和V2D。該控制電平為高電平時，LC振蕩電路處于振蕩狀態。[0022] 存儲器U2事先存儲有特定的數據報文，CPLD獲取其數據信息，處理並轉換為相應 的控制信號，該控制信號經V2A、V2C後，控制Ql、Q2的柵極，使其工作在不同的通斷狀態，從 而改變諧振迴路總的等效電容數值，實現二進位頻移鍵控FSK調製，印製電感L3參與振蕩 迴路振蕩，同時通過空間耦合改變了 Ll中的磁通量，振蕩迴路中的FSK被Li、Cl網絡感應 至IJ，通過饋線反饋給車載設備的讀寫單元.
權利要求一種應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，其特徵在於所述應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調Q電阻(R1)組成；所述雙頻諧振電路產生4.234MHz和27.095MHz兩個諧振頻率，分別用於應答器傳輸模塊發射功率載波和接收地面設備應答器的FSK信號，所述檢測電路用於天線工作狀態的自檢，所述調Q電阻(R1)振蕩電路和檢測電路並聯後再與調Q電阻(R1)相連，用於展寬4.234MHz通道帶寬。
2.根據權利要求1所述的應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，其特徵在於所述雙頻 諧振電路由接收部分的第一電感(Li)、第一電容(Cl)、發射部分的第二電感(L2)和第二 電容(C2)組成4階電路，實現雙頻諧振；第一電感(Li)與第一電容(Cl)、檢測電路並聯連 接；第二電感(L2)與第二電容(C2)並聯連接；檢測電路上並聯有第三電感(L3)；第一電感 (Li)與第二電感(L2)、第三電感(L3)相互耦合。
3.根據權利要求2所述的應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，其特徵在於所述調Q 電阻(Rl) —端接天線饋線內導體，另一端與並聯的第一電感(Li)、第一電容(Cl)和檢測電 路一端相連。
4.根據權利要求3所述的應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，其特徵在於所述檢測 電路由存儲器(U2)、複雜可編程邏輯器件(Ul)和振蕩電路連接組成。
5.根據權利要求4所述的應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，其特徵在於所述振蕩 電路的第五電容(C5)的一端接地，另一端連接第七電容(C7)、第三電感(L3)的一端，第七 電容(C7)經第二電阻(R2)、第三電阻(R3)連接第八電容(C8)，第八電容(C8)連接第六電 容(C6)及第三電感(L3)的另一端，第六電容(C6)的另一端接地，第二電阻(R2)、第三電阻 (R3)的連接點接第九電容(C9)的一端，第九電容(C9)的另一端接地，第一場效應管(Ql) 的D、S腳連接第二電阻(R2)的兩端，G腳接第2A與非門陣列(V2A)的6腳，第二場效應管 (Q2)的D、S腳連接第三電阻(R3)的兩端，G腳接第2A與非門陣列(V2A)的6腳，第2A與 非門陣列(V2A)的5腳經第七電阻(R7)接與第2C非門陣列(V2C)的11腳，4腳連接第2B 與非門陣列(V2B)的2腳、經第九電阻(R9)接複雜可編程邏輯器件(Ul)的Al腳，第2B與 非門陣列(V2B)的3腳經第八電阻(R8)接複雜可編程邏輯器件(Ul)的CLK 0/1腳，1腳 經第五電阻(R5)、第十一電容(Cll)接複雜可編程邏輯器件(Ul)的VCC腳及存儲器(U2) 的VCC腳和ORG腳，第i^一電容(Cll)連接第2C與非門陣列(V2C)的12腳、VCC電源，第 2C與非門陣列(V2C)的13腳經第十電阻(RlO)接複雜可編程邏輯器件(Ul)的D6腳，12 腳連接第2D與非門陣列(V2D)的10腳，9腳經第九電阻(R9)接複雜可編程邏輯器件(Ul) 的Al腳、經第十二電容(C12)接地，6腳經第六電阻(R6)接地，第五電阻(R5)經第十電容 (ClO)接地，複雜可編程邏輯器件(Ul)的VCC腳接VCC電源，存儲器(U2)的CS腳接複雜可 編程邏輯器件(Ul)的TDO腳，CLK腳接複雜可編程邏輯器件(Ul)的D8腳，DI腳接複雜可 編程邏輯器件(Ul)的DlO腳，DO腳接複雜可編程邏輯器件(Ul)的D12腳，VSS腳接地。
6.根據權利要求5所述的應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，其特徵在於所述並聯 的第二電感(L2)與第二電容(C2)由設在外沿的印製線圈組成諧振為4. 234MHz的發射部 分，設在發射部分內的並聯第一電感(Li)和第一電容(Cl)印製線圈組成諧振27. 095MHz 的接收部分，檢測電路設在接收部分內，所述檢測電路連接第三電感(L3)的印製線圈，連 接檢測電路的天線饋線與電源連接。
專利摘要本實用公開了一種應用於CTCS應答器傳輸模塊的天線，要解決的技術問題是適應列車在300km/h的高速運行。本實用新型由雙頻諧振電路、檢測電路、調Q電阻R1組成，雙頻諧振電路產生兩個諧振頻率，用於應答器傳輸模塊發射功率載波和接收地面設備應答器的FSK信號，檢測電路用於天線工作狀態的自檢，調Q電阻振蕩電路和檢測電路並聯後再與調Q電阻相連，用於展寬4.234MHz通道帶寬。本實用新型與現有技術相比，滿足列車在300km/h的高速運行時車載設備與地面設備通信，應答器傳輸模塊具有自檢功能的天線，能及時提供自身工作狀態信息，為鐵路運輸提供更有力的安全保證。
文檔編號H01Q5/01GK201576743SQ200920261398
公開日2010年9月8日 申請日期2009年12月14日 優先權日2009年12月14日
發明者馮漢炯, 李雲華, 楊正明, 王國海 申請人:深圳市遠望谷信息技術股份有限公司