专利名称：应用于ctcs应答器传输模块的天线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工作于HF频段的双频带天线，特别是一种应用于CTCS应答器传输模块的天线。
背景技术：
应答器传输模块(BTM-Balise Transmission Module)是中国列车运行控制系统 (CTCS-Chinese Train Control System)车载设备中的重要组成部分，CTCS工作原理如图 1所示，车载设备的应答器传输模块3通过给天线单元2馈电，向地面设备的应答器1发送 能量信号，应答器接收到射频能量后其相关电路被激活，然后将存储器的数据通过FSK方 式调制在4. 234MHz载波上向外发射，应答器传输模块天线单元接收到FSK信号并通过馈线 上传给接收机，FSK信号经解调解码后发送给列车运行控制系统的安全计算机，地面设备的 应答器安装在轨道上，其存储器事先已写入相关数据，车载设备的应答器传输模块BTM的 天线单元安装在列车底部，通过射频电缆与应答器传输模块相连。现有技术的应答器传输 模块采用振幅键控ASK调制方式，列车在300km/h的高速运行状态下无法被正确读取。
发明内容本实用新型的目的是提供一种应用于CTCS应答器传输模块的天线，要解决的技 术问题是适应列车在300km/h的高速运行。本实用新型采用以下技术方案一种应用于CTCS应答器传输模块的天线，所述应 用于CTCS应答器传输模块的天线由双频谐振电路、检测电路、调Q电阻Rl组成；所述双频 谐振电路产生4. 234MHz和27. 095MHz两个谐振频率，分别用于应答器传输模块发射功率载 波和接收地面设备应答器的FSK信号，所述检测电路用于天线工作状态的自检，所述调Q电 阻Rl振荡电路和检测电路并联后再与调Q电阻Rl相连，用于展宽4. 234MHz通道带宽。本实用新型双频谐振电路由接收部分的第一电感Li、第一电容Cl、发射部分的第 二电感L2和第二电容C2组成4阶电路，实现双频谐振；第一电感Ll与第一电容Cl、检测 电路并联连接；第二电感L2与第二电容C2并联连接；检测电路上并联有第三电感L3 ；第一 电感(Li)与第二电感L2、第三电感L3相互耦合。本实用新型的调Q电阻Rl —端接天线馈线内导体，另一端与并联的第一电感Li、 第一电容Cl和检测电路一端相连。本实用新型的检测电路由存储器U2、复杂可编程逻辑器件Ul和振荡电路连接组 成。本实用新型的振荡电路的第五电容C5的一端接地，另一端连接第七电容C7、第三 电感L3的一端，第七电容C7经第二电阻R2、第三电阻R3连接第八电容C8，第八电容C8连 接第六电容C6及第三电感L3的另一端，第六电容C6的另一端接地，第二电阻R2、第三电阻 R3的连接点接第九电容C9的一端，第九电容C9的另一端接地，第一场效应管Ql的D、S脚 连接第二电阻R2的两端，G脚接第2A与非门阵列V2A的6脚，第二场效应管Q2的D、S脚连接第三电阻R3的两端，G脚接第2A与非门阵列V2A的6脚，第2A与非门阵列V2A的5脚经第七电阻R7接与第2C非门阵列V2C的11脚，4脚连接第2B与非门阵列V2B的2脚、经 第九电阻R9接复杂可编程逻辑器件Ul的Al脚，第2B与非门阵列V2B的3脚经第八电阻 R8接复杂可编程逻辑器件Ul的CLK 0/1脚，1脚经第五电阻R5、第十一电容Cll接复杂可 编程逻辑器件Ul的VCC脚及存储器U2的VCC脚和ORG脚，第十一电容Cll连接第2C与非 门阵列V2C的12脚、VCC电源，第2C与非门阵列V2C的13脚经第十电阻RlO接复杂可编 程逻辑器件Ul的D6脚，12脚连接第2D与非门阵列V2D的10脚，9脚经第九电阻R9接复 杂可编程逻辑器件Ul的Al脚、经第十二电容C12接地，6脚经第六电阻R6接地，第五电阻 R5经第十电容ClO接地，复杂可编程逻辑器件Ul的VCC脚接VCC电源，存储器U2的CS脚 接复杂可编程逻辑器件Ul的TDO脚，CLK脚接复杂可编程逻辑器件Ul的D8脚，DI脚接复 杂可编程逻辑器件Ul的DlO脚，DO脚接复杂可编程逻辑器件Ul的D12脚，VSS脚接地。本实用新型的并联的第二电感L2与第二电容C2由设在外沿的印制线圈组成谐振 为4. 234MHz的发射部分，设在发射部分内的并联第一电感Ll和第一电容Cl印制线圈组成 谐振27. 095MHz的接收部分，检测电路设在接收部分内，所述检测电路连接第三电感L3的 印制线圈，连接检测电路的天线馈线与电源连接。本实用新型与现有技术相比，天线由双频谐振电路、检测电路、调Q电阻组成，双 频谐振电路产生两个谐振频点，用于应答器传输模块发射功率载波和接收地面设备应答器 的FSK信号，检测电路用于天线工作状态的自检，调Q电阻用于展宽4. 234MHz通道带宽，满 足列车在300km/h的高速运行时车载设备与地面设备通信，应答器传输模块具有自检功能 的天线，能及时提供自身工作状态信息，为铁路运输提供更有力的安全保证。
图1是CTCS工作原理图。图2是本实用新型实施例的电路原理图。图3-1是本实用新型天线装置的结构图。图3-2是本实用新型天线装置的立体分解图。图4是本实用新型检测电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图2所示，本实用新 型的应用于CTCS应答器传输模块的天线由双频谐振电路、检测电路、调Q电阻Rl组成。双 频谐振电路由接收部分的第一电感Li、第一电容Cl、发射部分的第二电感L2和第二电容C2 组成4阶电路，实现双频谐振。第一电感Ll与第一电容Cl、检测电路并联。调Q电阻Rl — 端接天线馈线内导体，另一端与并联的第一电感Li、第一电容Cl和检测电路一端相连，并 联的第一电感Li、第一电容Cl和检测电路另一端与天线馈线外导体相连并接地。第二电 感L2与第二电容C2并联。检测电路另一侧并联有第三电感L3。第一电感Ll与第二电感 L2、第三电感L3之间通过空间磁力线相互耦合。检测电路经与其连接的天线馈线从应答器 传输模块获取直流电压。如图3-1和图3-2所示，所述并联的第二电感L2与第二电容C2由设在外沿的印制线圈组成谐振为4. 234MHz的发射部分，设在发射部分内的并联第一电感Ll和第一电容 Cl印制线圈组成谐振27. 095MHz的接收部分，检测电路设在接收部分内，所述检测电路连 接第三电感L3的印制线圈，连接检测电路的天线馈线与电源连接。如图4所示，所述检测电路用于天线与应答器传输模块及馈线连接通断状态的自 检，由存储器U2、复杂可编程逻辑器件CPLD Ul和振荡电路连接组成。所述振荡电路由四个 与非门阵列、第三电感L3、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容 C9、第二电阻R2、第三电阻R3及第一场效应管Q1、第二场效应管Q2组成。第五电容C5的 一端接地，另一端连接第七电容C7、第三电感L3的一端，第七电容C7经第二电阻R2、第三 电阻R3连接第八电容C8，第八电容C8连接第六电容C6及第三电感L3的另一端，第六电 容C6的另一端接地，第二电阻R2、第三电阻R3的连接点接第九电容C9的一端，第九电容 C9的另一端接地，第一场效应管Ql的D、S脚连接第二电阻R2的两端，G脚接第2A与非门 阵列V2A的6脚，第二场效应管Q2的D、S脚连接第三电阻R3的两端，G脚接第2A与非门 阵列V2A的6脚，第2A与非门阵列V2A的5脚经第七电阻R7接与第2C非门阵列V2C的11 脚，4脚连接第2B与非门阵列V2B的2脚、经第九电阻R9接CPLD的Al脚，第2B与非门阵 列V2B的3脚经第八电阻R8接CPLD的CLK 0/1脚，1脚经第五电阻R5、第i^一电容Cll接 CPLD的VCC脚及存储器U2的VCC脚和ORG脚，第i^一电容Cll连接第2C与非门阵列V2C 的12脚、VCC电源，第2C与非门阵列V2C的13脚经第十电阻RlO接CPLD的D6脚，12脚连 接第2D与非门阵列V2D的10脚，9脚经第九电阻R9接CPLD的Al脚、经第十二电容C12接 地，6脚经第六电阻R6接地，第五电阻R5经第十电容ClO接地，CPLD的VCC脚接VCC电源， 存储器U2的CS脚接CPLD的TDO脚，CLK脚接CPLD D8脚，DI脚接CPLD的DlO脚，DO脚接 CPLD的D12脚，VSS脚接地。双频谐振电路产生两个谐振频点，在4. 234MHz和27. 095MHz，Rl为调Q电路，用于 展宽4. 234MHz通道带宽，复杂可编程逻辑器件CPLD是整个检测电路的核心，负责获取存储 器的数据，并转化成相应的电平通过门电路控制第一场效应管Q1、第二场效应管Q2的工作 状态，通过改变谐振电路电容值的方式完成频率变化，完成频移键控FSK调制功能，印制线 圈小环电感第三电感L3既作为振荡电感参与与非门振荡器的谐振，同时又通过空间耦合 完成向接收电线传输信息的功能，第二电感L2、第三电感L3与第一电感Ll通过空间电磁耦 合方式实现馈送能量和信号的功能，及时提供自身工作状态信息，提高铁路运输的安全性。 使得应答器传输模块天线具有自检功能，能及时提供自身工作状态信息，为铁路运输提供 更有力的安全保证。天线正常工作时，馈线上只存在高频信号，没有直流电压，自检功能关闭。Ll通过 空间磁场耦合的方式给L2、C2谐振单元馈送27. 095MHz的功率载波，地面设备的应答器在 接收到功率载波后被激活，随即向车载设备的天线单元发送4. 234MHz的频移键控FSK信 号，该信号被Li、Cl网络感应到后通过馈线反馈给车载设备的读写单元。天线处于自检状态时，应答器传输模块通过馈线为天线提供直流工作电压Vcc经 D1、 D2、D3和D4瞬态抑制保护、稳压管Vl稳压后，为整个检测电路提供5V电源电压Vcc。 电路中L3、C5、C6、C7、C8和V2B构成LC振荡电路。同时振荡得到的波形信号经R8送给 CPLD，作为CPLD的工作时钟。CPLD的第45管脚输出振荡器的控制电平，经R9后送给V2A、 V2B和V2D。该控制电平为高电平时，LC振荡电路处于振荡状态。[0022] 存储器U2事先存储有特定的数据报文，CPLD获取其数据信息，处理并转换为相应 的控制信号，该控制信号经V2A、V2C后，控制Ql、Q2的栅极，使其工作在不同的通断状态，从 而改变谐振回路总的等效电容数值，实现二进制频移键控FSK调制，印制电感L3参与振荡 回路振荡，同时通过空间耦合改变了 Ll中的磁通量，振荡回路中的FSK被Li、Cl网络感应 至IJ，通过馈线反馈给车载设备的读写单元.
权利要求一种应用于CTCS应答器传输模块的天线，其特征在于所述应用于CTCS应答器传输模块的天线由双频谐振电路、检测电路、调Q电阻(R1)组成；所述双频谐振电路产生4.234MHz和27.095MHz两个谐振频率，分别用于应答器传输模块发射功率载波和接收地面设备应答器的FSK信号，所述检测电路用于天线工作状态的自检，所述调Q电阻(R1)振荡电路和检测电路并联后再与调Q电阻(R1)相连，用于展宽4.234MHz通道带宽。
2.根据权利要求1所述的应用于CTCS应答器传输模块的天线，其特征在于所述双频 谐振电路由接收部分的第一电感(Li)、第一电容(Cl)、发射部分的第二电感(L2)和第二 电容(C2)组成4阶电路，实现双频谐振；第一电感(Li)与第一电容(Cl)、检测电路并联连 接；第二电感(L2)与第二电容(C2)并联连接；检测电路上并联有第三电感(L3)；第一电感 (Li)与第二电感(L2)、第三电感(L3)相互耦合。
3.根据权利要求2所述的应用于CTCS应答器传输模块的天线，其特征在于所述调Q 电阻(Rl) —端接天线馈线内导体，另一端与并联的第一电感(Li)、第一电容(Cl)和检测电 路一端相连。
4.根据权利要求3所述的应用于CTCS应答器传输模块的天线，其特征在于所述检测 电路由存储器(U2)、复杂可编程逻辑器件(Ul)和振荡电路连接组成。
5.根据权利要求4所述的应用于CTCS应答器传输模块的天线，其特征在于所述振荡 电路的第五电容(C5)的一端接地，另一端连接第七电容(C7)、第三电感(L3)的一端，第七 电容(C7)经第二电阻(R2)、第三电阻(R3)连接第八电容(C8)，第八电容(C8)连接第六电 容(C6)及第三电感(L3)的另一端，第六电容(C6)的另一端接地，第二电阻(R2)、第三电阻 (R3)的连接点接第九电容(C9)的一端，第九电容(C9)的另一端接地，第一场效应管(Ql) 的D、S脚连接第二电阻(R2)的两端，G脚接第2A与非门阵列(V2A)的6脚，第二场效应管 (Q2)的D、S脚连接第三电阻(R3)的两端，G脚接第2A与非门阵列(V2A)的6脚，第2A与 非门阵列(V2A)的5脚经第七电阻(R7)接与第2C非门阵列(V2C)的11脚，4脚连接第2B 与非门阵列(V2B)的2脚、经第九电阻(R9)接复杂可编程逻辑器件(Ul)的Al脚，第2B与 非门阵列(V2B)的3脚经第八电阻(R8)接复杂可编程逻辑器件(Ul)的CLK 0/1脚，1脚 经第五电阻(R5)、第十一电容(Cll)接复杂可编程逻辑器件(Ul)的VCC脚及存储器(U2) 的VCC脚和ORG脚，第i^一电容(Cll)连接第2C与非门阵列(V2C)的12脚、VCC电源，第 2C与非门阵列(V2C)的13脚经第十电阻(RlO)接复杂可编程逻辑器件(Ul)的D6脚，12 脚连接第2D与非门阵列(V2D)的10脚，9脚经第九电阻(R9)接复杂可编程逻辑器件(Ul) 的Al脚、经第十二电容(C12)接地，6脚经第六电阻(R6)接地，第五电阻(R5)经第十电容 (ClO)接地，复杂可编程逻辑器件(Ul)的VCC脚接VCC电源，存储器(U2)的CS脚接复杂可 编程逻辑器件(Ul)的TDO脚，CLK脚接复杂可编程逻辑器件(Ul)的D8脚，DI脚接复杂可 编程逻辑器件(Ul)的DlO脚，DO脚接复杂可编程逻辑器件(Ul)的D12脚，VSS脚接地。
6.根据权利要求5所述的应用于CTCS应答器传输模块的天线，其特征在于所述并联 的第二电感(L2)与第二电容(C2)由设在外沿的印制线圈组成谐振为4. 234MHz的发射部 分，设在发射部分内的并联第一电感(Li)和第一电容(Cl)印制线圈组成谐振27. 095MHz 的接收部分，检测电路设在接收部分内，所述检测电路连接第三电感(L3)的印制线圈，连 接检测电路的天线馈线与电源连接。
专利摘要本实用公开了一种应用于CTCS应答器传输模块的天线，要解决的技术问题是适应列车在300km/h的高速运行。本实用新型由双频谐振电路、检测电路、调Q电阻R1组成，双频谐振电路产生两个谐振频率，用于应答器传输模块发射功率载波和接收地面设备应答器的FSK信号，检测电路用于天线工作状态的自检，调Q电阻振荡电路和检测电路并联后再与调Q电阻相连，用于展宽4.234MHz通道带宽。本实用新型与现有技术相比，满足列车在300km/h的高速运行时车载设备与地面设备通信，应答器传输模块具有自检功能的天线，能及时提供自身工作状态信息，为铁路运输提供更有力的安全保证。
文档编号H01Q5/01GK201576743SQ200920261398
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者冯汉炯, 李云华, 杨正明, 王国海 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司