专利名称：位置标签阅读器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁路电力牵引机车过分相设备辅助装置，特别是一种过 分相信息读取设备。
背景技术：
我国铁路大提速对电力牵引机车的控制和操作提出了更高的要求。通过人 工控制过分相设备，实现电力牵引机车的升弓、降弓、鸣笛和渡线的控制和操 作，在反应速度和准确性方面已经不能满足要求，因此，客观上需要一种能够 准确报告升弓、降弓、鸣笛和渡线的信息的自动设备，在不影响列车正常运行 的情况下，向列车过分相装置和监控装置自动发送升弓、降弓、鸣笛和渡线的 信息，以实现相应的控制和操作的自动化。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种位置标签阅读器，要解决的技术问题是读取 电力牵引机车升弓、降弓、鸣笛和渡线信息，发送到列车过分相和监控装置，
实现控制和操作的自动化。
本实用新型采用以下技术方案 一种位置标签阅读器，所述位置标签阅读 器包括读取位置标签信息的射频板，控制解码并存储射频板读取的位置标签信 息、实现与过分相及监控设备通信的基带板。
本实用新型的射频板由顺序连接的频率振荡部分、功率放大部分、收发隔 离部分、无源混频部分和放大整形部分组成。
本实用新型频率振荡部分的单片机控制锁相环输出高频信号，晶振给单片机和锁相环提供信号。
本实用新型的功率放大部分由前置低噪声放大器、二级功率放大器组成。 本实用新型的收发隔离部分由环行器构成。
本实用新型的无源混频部分由本振信号放大电路和无源混频电路组成。 本实用新型的本振信号放大电路由两个放大器级联构成；所述无源混频电 路的功分器接受本振信号放大电路输出的信号，然后输出两路相位差为90°的 信号分别至两个混频器，发射信号和接收端的标签回波信号通过环行器隔离，
接收端的标签回波信号被功分器分为相位差为o。的两路信号，输入至混频器。
本实用新型的放大整形部分由滤波器、两极运算放大器、整形部分顺序连 接组成，整形部分采用七非门反相器。
本实用新型的基带板设有单片机，单片机分别连接现场可编程门阵列、电
可擦写可编程只读存储器、实时时钟、两个RS485接口芯片，现场可编程门阵 列接射频板接口， RS485接口芯片接RS485接口，直流电源给单片机、现场可 编程门阵列和实时时钟芯片提供电源。
本实用新型的两个RS485接口芯片采用两个MAX1480组成两路电路，与 过分相监控设备通信，RS485总线并联有瞬态抑制二极管SMBJ6.0CA，用于 RS485接口对外的静电防护。
本实用新型与现有技术相比，采用读取位置标签信息的射频板，控制解码 并存储射频板读取的位置标签信息，与过分相及监控设备通信的基带板，设备 自动读取升弓、降弓、鸣笛和渡线的信息，并发送到列车过分相和监控装置， 代替传统的人工方式，从而有效地减少了人工误漏操作的可能性，提高了操作 和控制自动化程度，能很好地适应铁路大提速的要求。
图1为本实用新型实施例的频率振荡部分框图。
图2为本实用新型实施例的振荡部分电路原理图。 图3为本实用新型实施例的功率放大部分框图。 图4为本实用新型实施例的功率放大部分电路原理图。 图5为本实用新型实施例的收发隔离部分示意图。 图6为本实用新型实施例的收发隔离部分电路原理图。 图7为本实用新型实施例的无源混频部分示意图。 图8为本实用新型实施例的本振放大器电路原理图。 图9为本实用新型实施例的无源混频电路原理图。 图IO为本实用新型实施例的放大整形部分框图。 图11为本实用新型实施例的放大整形部分电路原理图。 图12为本实用新型实施例的基带板框图。 图13为本实用新型实施例的FPGA控制模块电路原理图。 图14为本实用新型实施例的单片机控制模块电路原理图。
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的详细说明。本实用新型的
位置标签阅读器包括两个部分射频板和基带板。射频板用于读取位置标签信 息，由频率振荡部分、功率放大部分、收发隔离部分、无源混频部分和放大整 形部分组成。基带板用于控制对位置标签信息进行解码、存储射频板读取的位 置标签信息、实现与过分相及监控设备之间的通信。
如图1所示，频率振荡部分的作用是产生本地振荡信号，晶振给单片机提 供时钟频率，给锁相环提供相关振荡频率，单片机接收基带板给出的频率控制 字，频率控制字是基带板输出的用于控制锁相环输出特定频率的控制信号，控制锁相环输出0 3dBm高频功率信号。
如图2所示，单片机采用STC12C2052，锁相环采用PLL400-915A，产生902 928MHz频段内某个频点的射频信号，默认为915MHz,为本地振荡信号，基带板 给出的频率控制字，通过信号线FQ1 FQ4送给单片机STC12C2052控制锁相环 PLL400-915A输出需要的高频信号，12. 8MHz晶振T128H4S给单片机STC12C2052 提供时钟频率，给锁相环PLL400-915A提供相关振荡频率，锁相环输出的信号 至功分器LRPS-2-980。
如图3所示，功率放大部分由相串联的前级低噪声放大器、二级功率放大 器组成。
如图4所示，由锁相环输出的信号经功分器LRPS-2-980后，其中一路输入 到前级低噪声放大器ASL19W放大后输出射频信号，再经功率放大器RA03M8894 放大输出载波信号，其中功放模块RA03M8894用+7V供电，调整电位器R7以调 整功放的控制电压，从而调整二级功率放大器的输出功率，保证输出功率。
如图5和图6所示，收发隔离部分由环行器构成，用于实现二级功率放大 器输出端的发射通道和下级接收通道的隔离，保证收发同时进行。
如图7所示，无源混频部分由两部分组成本振信号放大电路和无源混频 电路，用于混频解调的本振信号是由锁相环PLL400-915产生。如图8所示，本 振信号放大电路的本振信号放大器由两个放大器ASL19W级联构成。如图7和图 9所示，锁相环输出信号经过功分器LRPS-2-980后，其中另一路通过两个放大 器ASL19W级联进行放大，再通过9(T功分器QBA-12分为两路输出，相位差为 90° ，发射信号和接收端的标签回波信号通过环行器隔离，标签回波信号也被 功分器LRPS-2-980分为两路，相位差为0。，然后两路分别经混频器RMS-2H进 行混频，输出两路解调后的标签信息到放大整形部分。如图10所示，从混频器RMS-2H输出两路解调后的标签信息，经滤波器、 两极运算放大器、整形部分至基带板。
如图11所示，无源混频解调后的信号带有部分高频信号，在放大整形部分， 第一步是让混频器解调后的信号通过低通滤波器PLP-1.9，滤除高频信号，然后 通过两级运算放大器LMH6626,对信号放大，再通过七非门反相器74HC04对波 形进行整形，变成规整的方波，送与基带板进行解码处理。
如图12所示，基带板主控部分由单片机和FPGA组成，实现与过分相监控 设备通信，完成对射频板信号的解码、位置标签数据的存储。单片机分别连接 现场可编程门阵列FPGA (Field-Programmable Gate Array)、电可擦写可编程只 读存储器EEPROM、实时时钟RTC芯片(Real-Time Clock )、两个RS485接口 芯片，FPGA接射频板接口， RS485接口芯片接RS485接口，实现与过分相监 控设备通信，直流电源给单片机、FPGA和RTC芯片提供电源。
如图13所示，FPGA采用LFXP3C。
如图14所示，单片机采用C8051F020, EEPROM采用24LC1025, RS485 接口芯片采用MAX1480。
FPGA对射频板读取的位置标签信息解码，通过单片机存储到EEPROM。 基带板的RS485通信部分采用两个RS485接口芯片组成两路电路，实现与过分 相监控设备通信，RS485总线并联有瞬态抑制二极管SMBJ6.0CA，用于RS485 接口对外的静电防护。
单片机用自带的两个通用异步收发器UART与RS485通信模块的接口芯片 进行通信、对存储器进行读写、对RTC模块进行读写、响应FPGA的中断和读 取FPGA里面的位置标签数据。FPGA对射频板解调出来的标签数据信号进行解 码，并给单片机发中断。单片机和FPGA之间通过总线通信的方式进行联络，低八位地址总线进行 复用，以节省单片机的口线。此外两者之间还有一根中断线，指示FPGA解码 位置标签信号。
具体实现
单片机通过设置端口交叉配置开关，分配主要端口如下-P0.0:发送数据给RS485接口芯片1。(过分相) P0.1:从RS485接口芯片1接收数据。(过分相) P0.2:发送数据给RS485接口芯片2。(监控) P0.3:从RS485接口芯片2接收数据。(监控) P0.4:接收FPGA发来的位置标签数据解码中断 P3.6:接收RF板送来的频率锁定信号中断 P2.0:接收FPGA配置成功指示信号
P7. 0—P7. 7:单片机与FPGA通信的数据总线和低八位地址线 P6. 0—P6. 7:单片机与FPGA通信的高八位地址线 FPGA的10 口分配如下 ALE: 地址锁存信号 /RD:读使能信号
/WR:写使能信号
/INTO:接收标签数据中断信号
DEMI—DEM3: 三路解调信号输入
FQ1—FQ4:频点设置输出
A8—A15:与单片机通信高八位地址线
AD0—AD7:与单片机通信的数据总线和低八位地址线基带电源模块主要分成两个部分其中"+5V"通过电容和电感组成的滤波 网络后，通过穿心电容给射频板供电。"-5V"和"+7V"通过穿心电容直接给射 频板供电。"+5V"也为本单板提供工作电源，通过滤波后，"+5V"提供给需要 5V电源工作的器件。"+5V"通过一个电源芯片LT1086后变换为3. 3V，提供给 需要3. 3V电源工作的器件。"3. 3V"经过一个电源芯片SP29300变换成1. 8V提 供给FPGA的内核。
RS485通信部分由两路完全相同的电路组成，分别转换单片机的UART0和 UART1的信号，电路核心是MAX1480，它的外围电路完全按照MAX1480的手册上 推荐的电路，RS485总线收发器并联有瞬态抑制二极管SMBJ6. OCA，用于RS485 对外接口的静电防护。
存储部分主要有两个功能， 一部分用来存储收到的位置标签记录以及相关 参数，另一部分存储本机的设置参数，由C8051F020、 一个24C256和四个 24LC1025构成，连接方式完全按照24LC1025和24C256手册上的推荐电路。
本实用新型的位置标签阅读器通过射频和基带的配合自动读取升弓、降弓、 鸣笛和渡线的信息，通过RS485接口发送到列车过分相和监控装置。
权利要求1. 一种位置标签阅读器，其特征在于所述位置标签阅读器包括读取位置标签信息的射频板，控制解码并存储射频板读取的位置标签信息、实现与过分相及监控设备通信的基带板。
2. 根据权利要求1所述的位置标签阅读器，其特征在于所述射频板由顺序连 接的频率振荡部分、功率放大部分、收发隔离部分、无源混频部分和放大整 形部分组成。
3. 根据权利要求2所述的位置标签阅读器，其特征在于所述频率振荡部分的 单片机控制锁相环输出高频信号，晶振给单片机和锁相环提供信号。
4. 根据权利要求3所述的位置标签阅读器，其特征在于所述功率放大部分由 前置低噪声放大器、二级功率放大器组成。
5. 根据权利要求4所述的位置标签阅读器，其特征在于所述收发隔离部分由 环行器构成。
6. 根据权利要求5所述的位置标签阅读器，其特征在于所述无源混频部分由 本振信号放大电路和无源混频电路组成。
7. 根据权利要求6所述的位置标签阅读器，其特征在于所述本振信号放大电 路由两个放大器级联构成；所述无源混频电路的功分器接受本振信号放大电 路输出的信号，然后输出两路相位差为90°的信号分别至两个混频器，发射信号和接收端的标签回波信号通过环行器隔离，接收端的标签回波信号被功分器分为相位差为0。的两路信号，输入至混频器。
8. 根据权利要求7所述的位置标签阅读器，其特征在于所述放大整形部分由滤波器、两极运算放大器、整形部分顺序连接组成，整形部分采用七非门反 相器。
9. 根据权利要求8所述的位置标签阅读器，其特征在于所述基带板设有单片 机，单片机分别连接现场可编程门阵列、电可擦写可编程只读存储器、实时时钟、两个RS485接口芯片，现场可编程门阵列接射频板接口， RS485接口 芯片接RS485接口，直流电源给单片机、现场可编程门阵列和实时时钟芯片 提供电源。
10. 根据权利要求9所述的位置标签阅读器，其特征在于所述两个RS485接口 芯片采用两个MAX1480组成两路电路，与过分相监控设备通信，RS485总 线并联有瞬态抑制二极管SMBJ6.0CA，用于RS485接口对外的静电防护。
专利摘要本实用新型公开了一种位置标签阅读器，要解决的技术问题是读取电力牵引机车升弓、降弓、鸣笛和渡线信息，发送到列车过分相和监控装置，实现控制和操作的自动化。本实用新型的位置标签阅读器，包括读取位置标签信息的射频板，控制解码并存储射频板读取的位置标签信息、实现与过分相及监控设备通信的基带板。本实用新型与现有技术相比，采用读取位置标签信息的射频板，控制解码并存储射频板读取的位置标签信息，与过分相及监控设备通信的基带板，自动读取升弓、降弓、鸣笛和渡线的信息，发送到列车过分相和监控装置，减少了人工误漏操作的可能性，提高了操作和控制自动化程度，能很好地适应铁路大提速的要求。
文档编号G05B19/04GK201228005SQ2008200943
公开日2009年4月29日 申请日期2008年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者兵 方, 熊泽渝, 炜 王, 陈志坚, 陈长安, 雷雨锋, 黎景明 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司