專利名稱：應(yīng)用于ctcs應(yīng)答器傳輸模塊的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工作于HF頻段的雙頻帶天線，特別是一種應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線。
背景技術(shù)：
應(yīng)答器傳輸模塊(BTM-Balise Transmission Module)是中國列車運行控制系統(tǒng) (CTCS-Chinese Train Control System)車載設(shè)備中的重要組成部分，CTCS工作原理如圖 1所示，車載設(shè)備的應(yīng)答器傳輸模塊3通過給天線單元2饋電，向地面設(shè)備的應(yīng)答器1發(fā)送 能量信號，應(yīng)答器接收到射頻能量后其相關(guān)電路被激活，然后將存儲器的數(shù)據(jù)通過FSK方 式調(diào)制在4. 234MHz載波上向外發(fā)射，應(yīng)答器傳輸模塊天線單元接收到FSK信號并通過饋線 上傳給接收機(jī)，F(xiàn)SK信號經(jīng)解調(diào)解碼后發(fā)送給列車運行控制系統(tǒng)的安全計算機(jī)，地面設(shè)備的 應(yīng)答器安裝在軌道上，其存儲器事先已寫入相關(guān)數(shù)據(jù)，車載設(shè)備的應(yīng)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(yīng)答器傳輸模塊相連?，F(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)答器傳輸 模塊采用振幅鍵控ASK調(diào)制方式，列車在300km/h的高速運行狀態(tài)下無法被正確讀取。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，要解決的技 術(shù)問題是適應(yīng)列車在300km/h的高速運行。本實用新型采用以下技術(shù)方案一種應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，所述應(yīng) 用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調(diào)Q電阻Rl組成；所述雙頻 諧振電路產(chǎn)生4. 234MHz和27. 095MHz兩個諧振頻率，分別用于應(yīng)答器傳輸模塊發(fā)射功率載 波和接收地面設(shè)備應(yīng)答器的FSK信號，所述檢測電路用于天線工作狀態(tài)的自檢，所述調(diào)Q電 阻Rl振蕩電路和檢測電路并聯(lián)后再與調(diào)Q電阻Rl相連，用于展寬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(fā)射部分的第 二電感L2和第二電容C2組成4階電路，實現(xiàn)雙頻諧振；第一電感Ll與第一電容Cl、檢測 電路并聯(lián)連接；第二電感L2與第二電容C2并聯(lián)連接；檢測電路上并聯(lián)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(diào)Q電阻Rl —端接天線饋線內(nèi)導(dǎo)體，另一端與并聯(lián)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、復(fù)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(jīng)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(yīng)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(yīng)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(jīng)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(jīng) 第九電阻R9接復(fù)雜可編程邏輯器件Ul的Al腳，第2B與非門陣列V2B的3腳經(jīng)第八電阻 R8接復(fù)雜可編程邏輯器件Ul的CLK 0/1腳，1腳經(jīng)第五電阻R5、第十一電容Cll接復(fù)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(jīng)第十電阻RlO接復(fù)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(jīng)第九電阻R9接復(fù) 雜可編程邏輯器件Ul的Al腳、經(jīng)第十二電容C12接地，6腳經(jīng)第六電阻R6接地，第五電阻 R5經(jīng)第十電容ClO接地，復(fù)雜可編程邏輯器件Ul的VCC腳接VCC電源，存儲器U2的CS腳 接復(fù)雜可編程邏輯器件Ul的TDO腳，CLK腳接復(fù)雜可編程邏輯器件Ul的D8腳，DI腳接復(fù) 雜可編程邏輯器件Ul的DlO腳，DO腳接復(fù)雜可編程邏輯器件Ul的D12腳，VSS腳接地。本實用新型的并聯(lián)的第二電感L2與第二電容C2由設(shè)在外沿的印制線圈組成諧振 為4. 234MHz的發(fā)射部分，設(shè)在發(fā)射部分內(nèi)的并聯(lián)第一電感Ll和第一電容Cl印制線圈組成 諧振27. 095MHz的接收部分，檢測電路設(shè)在接收部分內(nèi)，所述檢測電路連接第三電感L3的 印制線圈，連接檢測電路的天線饋線與電源連接。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調(diào)Q電阻組成，雙 頻諧振電路產(chǎn)生兩個諧振頻點，用于應(yīng)答器傳輸模塊發(fā)射功率載波和接收地面設(shè)備應(yīng)答器 的FSK信號，檢測電路用于天線工作狀態(tài)的自檢，調(diào)Q電阻用于展寬4. 234MHz通道帶寬，滿 足列車在300km/h的高速運行時車載設(shè)備與地面設(shè)備通信，應(yīng)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(tài)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(jié)構(gòu)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(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖2所示，本實用新 型的應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調(diào)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(fā)射部分的第二電感L2和第二電容C2 組成4階電路，實現(xiàn)雙頻諧振。第一電感Ll與第一電容Cl、檢測電路并聯(lián)。調(diào)Q電阻Rl — 端接天線饋線內(nèi)導(dǎo)體，另一端與并聯(lián)的第一電感Li、第一電容Cl和檢測電路一端相連，并 聯(lián)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(dǎo)體相連并接地。第二電 感L2與第二電容C2并聯(lián)。檢測電路另一側(cè)并聯(lián)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(jīng)與其連接的天線饋線從應(yīng)答器 傳輸模塊獲取直流電壓。如圖3-1和圖3-2所示，所述并聯(lián)的第二電感L2與第二電容C2由設(shè)在外沿的印制線圈組成諧振為4. 234MHz的發(fā)射部分，設(shè)在發(fā)射部分內(nèi)的并聯(lián)第一電感Ll和第一電容 Cl印制線圈組成諧振27. 095MHz的接收部分，檢測電路設(shè)在接收部分內(nèi)，所述檢測電路連 接第三電感L3的印制線圈，連接檢測電路的天線饋線與電源連接。如圖4所示，所述檢測電路用于天線與應(yīng)答器傳輸模塊及饋線連接通斷狀態(tài)的自 檢，由存儲器U2、復(fù)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(yīng)管Q1、第二場效應(yīng)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(jīng)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(yīng)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(yīng)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(jīng)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(jīng)第九電阻R9接CPLD的Al腳，第2B與非門陣 列V2B的3腳經(jīng)第八電阻R8接CPLD的CLK 0/1腳，1腳經(jīng)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(jīng)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(jīng)第九電阻R9接CPLD的Al腳、經(jīng)第十二電容C12接 地，6腳經(jīng)第六電阻R6接地，第五電阻R5經(jīng)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(chǎn)生兩個諧振頻點，在4. 234MHz和27. 095MHz，Rl為調(diào)Q電路，用于 展寬4. 234MHz通道帶寬，復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD是整個檢測電路的核心，負(fù)責(zé)獲取存儲 器的數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電平通過門電路控制第一場效應(yīng)管Q1、第二場效應(yīng)管Q2的工作 狀態(tài)，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(diào)制功能，印制線 圈小環(huán)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(xiàn)饋送能量和信號的功能，及時提供自身工作狀態(tài)信息，提高鐵路運輸?shù)陌踩浴?使得應(yīng)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(tài)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(guān)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(shè)備的應(yīng)答器在 接收到功率載波后被激活，隨即向車載設(shè)備的天線單元發(fā)送4. 234MHz的頻移鍵控FSK信 號，該信號被Li、Cl網(wǎng)絡(luò)感應(yīng)到后通過饋線反饋給車載設(shè)備的讀寫單元。天線處于自檢狀態(tài)時，應(yīng)答器傳輸模塊通過饋線為天線提供直流工作電壓Vcc經(jīng) D1、 D2、D3和D4瞬態(tài)抑制保護(hù)、穩(wěn)壓管Vl穩(wěn)壓后，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(gòu)成LC振蕩電路。同時振蕩得到的波形信號經(jīng)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(jīng)R9后送給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(tài)。[0022] 存儲器U2事先存儲有特定的數(shù)據(jù)報文，CPLD獲取其數(shù)據(jù)信息，處理并轉(zhuǎn)換為相應(yīng) 的控制信號，該控制信號經(jīng)V2A、V2C后，控制Ql、Q2的柵極，使其工作在不同的通斷狀態(tài)，從 而改變諧振回路總的等效電容數(shù)值，實現(xiàn)二進(jìn)制頻移鍵控FSK調(diào)制，印制電感L3參與振蕩 回路振蕩，同時通過空間耦合改變了 Ll中的磁通量，振蕩回路中的FSK被Li、Cl網(wǎng)絡(luò)感應(yīng) 至IJ，通過饋線反饋給車載設(shè)備的讀寫單元.
權(quán)利要求一種應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，其特征在于所述應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線由雙頻諧振電路、檢測電路、調(diào)Q電阻(R1)組成；所述雙頻諧振電路產(chǎn)生4.234MHz和27.095MHz兩個諧振頻率，分別用于應(yīng)答器傳輸模塊發(fā)射功率載波和接收地面設(shè)備應(yīng)答器的FSK信號，所述檢測電路用于天線工作狀態(tài)的自檢，所述調(diào)Q電阻(R1)振蕩電路和檢測電路并聯(lián)后再與調(diào)Q電阻(R1)相連，用于展寬4.234MHz通道帶寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，其特征在于所述雙頻 諧振電路由接收部分的第一電感(Li)、第一電容(Cl)、發(fā)射部分的第二電感(L2)和第二 電容(C2)組成4階電路，實現(xiàn)雙頻諧振；第一電感(Li)與第一電容(Cl)、檢測電路并聯(lián)連 接；第二電感(L2)與第二電容(C2)并聯(lián)連接；檢測電路上并聯(lián)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(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，其特征在于所述調(diào)Q 電阻(Rl) —端接天線饋線內(nèi)導(dǎo)體，另一端與并聯(lián)的第一電感(Li)、第一電容(Cl)和檢測電 路一端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，其特征在于所述檢測 電路由存儲器(U2)、復(fù)雜可編程邏輯器件(Ul)和振蕩電路連接組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，其特征在于所述振蕩 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(jīng)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(yīng)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(yīng)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(jīng)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(jīng)第九電阻(R9)接復(fù)雜可編程邏輯器件(Ul)的Al腳，第2B與 非門陣列(V2B)的3腳經(jīng)第八電阻(R8)接復(fù)雜可編程邏輯器件(Ul)的CLK 0/1腳，1腳 經(jīng)第五電阻(R5)、第十一電容(Cll)接復(fù)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(jīng)第十電阻(RlO)接復(fù)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(jīng)第九電阻(R9)接復(fù)雜可編程邏輯器件(Ul) 的Al腳、經(jīng)第十二電容(C12)接地，6腳經(jīng)第六電阻(R6)接地，第五電阻(R5)經(jīng)第十電容 (ClO)接地，復(fù)雜可編程邏輯器件(Ul)的VCC腳接VCC電源，存儲器(U2)的CS腳接復(fù)雜可 編程邏輯器件(Ul)的TDO腳，CLK腳接復(fù)雜可編程邏輯器件(Ul)的D8腳，DI腳接復(fù)雜可 編程邏輯器件(Ul)的DlO腳，DO腳接復(fù)雜可編程邏輯器件(Ul)的D12腳，VSS腳接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，其特征在于所述并聯(lián) 的第二電感(L2)與第二電容(C2)由設(shè)在外沿的印制線圈組成諧振為4. 234MHz的發(fā)射部 分，設(shè)在發(fā)射部分內(nèi)的并聯(lián)第一電感(Li)和第一電容(Cl)印制線圈組成諧振27. 095MHz 的接收部分，檢測電路設(shè)在接收部分內(nèi)，所述檢測電路連接第三電感(L3)的印制線圈，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(yīng)用于CTCS應(yīng)答器傳輸模塊的天線，要解決的技術(shù)問題是適應(yīng)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(diào)Q電阻R1組成，雙頻諧振電路產(chǎn)生兩個諧振頻率，用于應(yīng)答器傳輸模塊發(fā)射功率載波和接收地面設(shè)備應(yīng)答器的FSK信號，檢測電路用于天線工作狀態(tài)的自檢，調(diào)Q電阻振蕩電路和檢測電路并聯(lián)后再與調(diào)Q電阻相連，用于展寬4.234MHz通道帶寬。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，滿足列車在300km/h的高速運行時車載設(shè)備與地面設(shè)備通信，應(yīng)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(tài)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(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者馮漢炯, 李云華, 楊正明, 王國海 申請人:深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司