专利名称：基于ctcs标准的点式应答器的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及到铁道机车安全设备的控制领域，特指一种基于CTCS标准 的点式应答器。
背景技术：
随着列车运行速度的不断提高，运行密度的进一步加大，铁路运输对列车控制系 统的要求越来越高，现有设备由于技术含量低，其控制功能却未能得到最佳发挥。在国外的 铁路运输系统中，基本上都是使用专用的地面设备向车载系统提供列车的绝对位置信息， 这种设备就是电视应答器，欧洲的ERTMS/ETCS(欧洲铁路运输管理系统/欧洲列车控制系 统)系统是目前世界上最先进、最系统的列车控制系统，铁道部门参照ERTMS/ETCS的要求 已经制定了中国列车控制系统的标准(CTCS标准)，在这个标准中，地面固定信息应答器中 点式应答器是系统中关键装置，因为它将使列车控制系呕吐那个的自动化程度进一步得到 提高，页将使我国ATC系统的研制水平向更高的层次迈进。 但目前的点式应答器一般存在功耗大，相应时间长、成本高、结构复杂等问题。
实用新型内容本实用新型针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、抗干 扰能力强、成本低、功耗小、相应快速并且调制解调与一体的一种基于CTCS标准点式应答 器。 基于CTCS标准的点式应答器，由感应天线单元、带阻27. 095腿z滤波器单元、带 阻4. 234腿z滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控制单元 组成；感应天线单元分别连接带阻27. 095腿z滤波器单元、带阻4. 234腿z滤波器单元， 带阻4. 234MHz滤波器单元与、整流单元、应答器控制单元、FSK发送单元依次连接，带阻 27. 095MHz滤波器单元与FSK发送单元相连接； 其特征在于，FSK发送单元包括振荡器单元、变容调制单元和应答器固定报文产 生单元；应答器生成的信号数据经过变容调制电路和振荡单元后发送出的信号为正弦波形 式；变容调制单元为一谐振回路，所述谐振回路的电容由第一电容组、第二电容组和第三电 容组串联组成。所述能量过载保护单元连接在带阻4. 234MHz滤波器单元上；感应天线单元 接收信号后通过带阻4. 234MHz滤波器单元依次通过整流单元与应答器控制单元相连接， 信息数据处理后，依次通过FSK发送单元、带阻27. 095MHz滤波器单元天线单元发送到列 车。 所述变容调制单元中，第二电容组两端由MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)组成的电路连接形成具 有开关效应的通路。 所述FSK发送单元中的振荡器单元为振荡器电路，电信号经振荡电路直接发送的 数据为正弦波。[0009] 所述的应答器控制电路的主控芯片选用的是Actel生产的IGLOO系列的 FPGAAGL060。 本实用新型所述的基于CTCS标准的点式应答器的优点在于结构简单、成本低 廉，目前大部分基于CTCS标准的点式应答器产品中都需要振荡器，而本实用新型所述的基 于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置不需要振荡器，将振荡器设计为振荡器电路，减 少成本，并且信息数据经过振荡电路后直接形成正弦波；由于在FSK发送单元中增加了变 容调制单元，使本实用新型所述的基于CTCS标准的点式应答器在结构上更简单，成本也更 低；在带阻4. 234MHz滤波器单元中增加了有多组二极管组成的能量过载保护单元，有效的 消耗了过载电流，保证设备的安全使用；应答器控制单元芯片的合理选择，减少了能耗及相 应时间。
图1为基于CTCS标准的点式应答器的框架结构示意图 图2为基于CTCS标准的点式应答器的变容调制单元结构示意图 图3为基于CTCS标准的点式应答器的应答器控制单元电路原理图 在图2中1、第一电容组；2、第二电容组；3第三电容组。 实施方式 如图1所示，基于CTCS标准的点式应答器由感应天线、带阻27. 095MHz滤波器 单元、带阻4. 234MHz滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控 制单元组成，其中FSK发送单元包括振荡器单元、变容调制单元和应答器固定报文产生单 元；能量过载保护单元连接在带阻4. 234MHz滤波器单元上；感应天线接收信号后通过带阻 4. 234MHz滤波器单元依次通过整流单元与应答器控制单元相连接，信息数据处理后，依次 通过FSK发送单元、带阻27. 095MHz滤波器单元感应天线发送到列车。 如图2所示，变容调制单元为一振荡回路，所述振荡回路的电容由第一电容组、第 二电容组及第三电容组三组电容组成，第二电容组两端由MOSFET (Metal-Oxide-Semicondu ctor Field-Effect Transistor,金属-氧化层-半导体-场效晶体管)组成的电路连接 形成具有开关效应的电路。 应答器控制单元产生应答器所需要发送的数据，用所述数据来驱动连接在第二电 容组两端具有开关效应的电路，当开关闭合时，与开关并联的电容组被短路，那么谐振回路 的总电容值变大，从而整个谐振回路的谐振频率变小，形成下边频3. 951MHz ;当开关打开
时，与开关并联的电容组被接入到谐振回路当中，那么谐振回路的总电容值变小，从而整个 谐振回路的谐振频率变大，形成上边频4. 516MHz ;在应答器控制器单元的控制下，振荡电 路的振荡频率就会随着数据的不同而改变，从而实现了FSK调制。 本装置中，FSK发送单元由应答器固定报文产生电路、变容调制电路及振荡器电路 组成，信号数据通过应答器固定报文产生电路产生相关信号数据，经过变容调制电路后经 振荡电路将信号数据直接变为正弦波形式，然后依次经过带阻27. 095MHz滤波器单元、感 应天线发送到列车上。 应答器在工作中为了防止瞬间能量过大对应答器造成损坏，在能量回路中需要加 入过载保护电路，所述电路采用二极管整流电路对接收到能量信号进行整流，整流后将直
4流信号加到P-M0SFET上M0S管的源极和电阻的一端接整流电路二极管的负极，MOS管的栅 极接电阻另一端并接一个稳压二极管的负极，M0S管的漏极和稳压二极管的正极接到整流 电路二极管的正极，那么在MOS管的栅极和源极之间就形成了一个负电压，这个负电压达 到一定的值时，M0S管导通，与M0S管并联的电容组就会被短路，这个电容组原属于天线能 量回路匹配电路的一部分，当电容组被短路，匹配电路被破坏，那么天线就不能高效地吸收 能量，这样就达到了保护电路的效果了。 如图3所示，该图为基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置中的应答器控制 单元电路原理图。主控芯片选用的是超低功耗的FPGA(Field-Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列)，这部分电路由电源、铁电存储器、时钟整形电路和FPGA组成，其中铁 电存储器选用的型号为FM25L04。具体工作过程是当应答器接收到能量信号27. 095MHz 时，通过匹配用谐振回路和整流电路产生直流电源，用这个电源给整个应答器进行供电，同 时要从天线上取出时钟信号27. 095MHz作为时序电路的主控时钟，由于天线上的信号是接 近正弦的波形，而FPGA工作需要数字时钟信号，所以需要将天线接收到的27. 095MHz信号 通过整形电路整成数字信号，之后这个时钟信号就作为FPGA的工作时钟，FPGA的主要功能 就是从存储器铁电存储器中读出固定报文通过FSK调制电路发送出去。FPGA和铁电存储器 之间的接口为SP工方式，这个芯片是串行工作方式的，对外接口就是SPI，FPGA读出固定报 文后驱动FSK电路将报文调制发送出去，至此应答器完成了一次动作。
权利要求基于CTCS标准的点式应答器，由感应天线单元、带阻27.095MHz滤波器单元、带阻4.234MHz滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控制单元组成；感应天线单元分别连接带阻27.095MHz滤波器单元、带阻4.234MHz滤波器单元，带阻4.234MHz滤波器单元与、整流单元、应答器控制单元、FSK发送单元依次连接，带阻27.095MHz滤波器单元与FSK发送单元相连接，能量保护单元连接在带阻4.234MHz滤波器单元上；其特征在于，FSK发送单元包括振荡器单元、变容调制单元和应答器固定报文产生单元；应答器生成的信号数据经过变容调制电路和振荡单元后发送出的信号为正弦波形式；变容调制单元为一谐振回路，所述谐振回路的电容由第一电容组、第二电容组和第三电容组串联组成。
2. 如权利要求1所述的基于CTCS标准的点式应答器，其特征在于所述变容调制单元 中，第二电容组两端由MOSFET组成的电路连接形成具有开关效应的通路。
3. 如权利要求1所述的基于CTCS标准的点式应答器，其特征在于所述FSK发送单元中 的振荡器单元为振荡器电路。
4 . 如权利要求1所述的基于CTCS标准的点式应答器，其特征在于所述的应答器控制电 路的主控芯片选用的是Actel生产的IGLOO系列的FPGA AGL 060。
专利摘要基于CTCS标准的点式应答器由感应天线单元、带阻27.095MHz滤波器单元、带阻4.234MHz滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控制单元组成，其中FSK发送单元包括振荡器单元、变容调制单元和应答器固定保温产生单元；应答器生成的信号数据经过变容调制电路和振荡单元后发送出的信号为正弦波形式；变容调制单元为一谐振回路，所述谐振回路的电容由第一电容、第二电容和第三电容串联组成。本实用新型的优点在于结构简单紧凑、抗干扰能力强、成本低、功耗小、相应快速。
文档编号H04B1/00GK201457422SQ20092010992
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者张智彬, 柴书灵, 贺觅知, 陈小英 申请人:北京首科中系希电信息技术有限公司