一种适应复杂条件下的BTM天线优化方法与流程

本发明涉及应答器传输模块，尤其涉及一种适应复杂条件下的btm天线优化方法。

背景技术：

1、btm-yh型设备由btm主机和btm车载天线单元(下文简称btm天线)两部分组成，如图4。其中btm天线安装于车底，btm主机安装于车内，btm主机和天线使用两根同轴电缆进行连接。

2、天线单元的主要功能是将功放单元发送的能量辐射至地面，用于激发应答器进入工作状态；并接收应答器上行链路信号和产生自检信号发送至功放单元。btm天线是列控车载设备、btm主机与地面应答器设备之间有效通信的关键，因此性能好坏直接决定了列车控制系统的有效性与安全性。

3、接口“d”由两根同轴电缆组成且btm天线由两块天线(接收天线、发射天线)构成。基于目前btm-yh设备现状存在天线体积大、电缆根数多等问题。

4、因此，提出一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，通过对现有btm天线的升级，可以实现成本控制、重量减轻、空间节省等优化措施，同时也进一步提高列车高速运行过程中天线复杂室外环境下近场区天线与无源应答器通信可靠性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，包括以下步骤：

4、s1、数据获取步骤：获取车载双频天线的设计数据；

5、s2、参数获得步骤：将s1中获取的设计数据通过hfss软件对当前待优化车载双频天线进行模拟计算，获取待优化车载双频天线性能最优时的设计数据，作为最优设计参数；

6、s3、初步设计步骤：根据s2中的最优设计参数，设计车载双频天线，得到初步优化的车载双频天线；

7、s4、自检方式优化步骤：对s3中得到的初步优化的车载双频天线进行自检电路优化，得到优化后的车载双频天线。

8、上述的方法，可选的，s1中设计数据包括：应答器传输系统规范、天线功能规定、性能参数规定、天线设计指标以及近场区天线原理。

9、上述的方法，可选的，s2中车载双频天线性能最优：在符合标准工作范围内，天线尺寸最小，成本最低和空间优化面积最小。

10、上述的方法，可选的，s2中具体步骤包括：

11、s201、天线尺寸优化步骤：根据s1中获取的设计数据，通过hfss软件对天线尺寸进行模拟计算，得到天线尺寸最优参数；

12、s202、pcb设计优化步骤：通过hfss软件对天线pcb设计进行模拟计算，得到天线pcb设计最优参数；

13、s203、反射板优化步骤：通过hfss软件对天线反射板设计进行模拟计算，得到天线反射板设计最优参数。

14、上述的方法，可选的，s201中具体内容包括：

15、s2011、根据天线设计指标、近场区天线原理并通过hfss仿真软件计算，获取天线性能最优时的环形天线的长、环形天线的宽和环形天线的线宽，作为第一天线尺寸最优参数；

16、s2012、采用电容匹配网络方法设计双频天线阻抗匹配网络，利用ads软件验证是否符合设计预期；采用并联结构设计双工器，双频天线以及双工器作为第二天线尺寸最优参数。

17、上述的方法，可选的，s202中具体内容包括：

18、通过hfss软件进行建模仿真，分别获取天线性能最优时的pcb介质基材材质、pcb介质基材厚度和铜箔厚度数据，作为天线pcb设计最优参数。

19、上述的方法，可选的，s203中具体内容包括：

20、通过hfss软件进行建模仿真，分别获取天线性能最优时从天线反射板的材质、表面积以及双频天线垂直距离数据，作为天线反射板设计最优参数。

21、上述的方法，可选的，s3中具体内容包括：

22、根据s2中获取的待优化车载双频天线最优设计参数，分别从天线尺寸、天线pcb设计参数和天线反射板设计参数三个方面对待优化车载双频天线进行重新设计，得到初步优化的车载双频天线。

23、上述的方法，可选的，s4中具体内容包括：

24、由天线功放发送射频能量信号以及直流偏置至天线，天线中整流桥电路获取射频能量信号后，转变为直流电压提供给稳压电源芯片，或由直流偏置给稳压电源芯片供电，cpu上电后进入工作模式，发送自检信号，经过数模转换电路，转变为模拟fsk信号，通过同轴电缆发送至接收板，接收板解调译码成功后将自检状态发送至通信板，表示自检成功。

25、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，具有以下有益效果：

26、1)基于hfss软件建模的天线pcb设计参数优化技术，采用hfss软件对天线pcb设计进行建模仿真，对于pcb介质基材、pcb介质基材厚度、铜箔厚度等三个方面分别选取符合天线设计要求的最优值；

27、2)双频天线、双工器实现btm天线设备小型化、电缆接口简化，采用双频天线技术将原发射、接收天线合二为一，通过双工器的设计将原发射、接收电缆合二为一，在符合标准tb/t 3485-2017以及tb/t 3544-2018工作范围内实现了天线尺寸的小型化，从而实现了进一步成本控制(两块pcb缩减为一块pcb)和空间优化(面积缩小34.3％)；

28、3)直流自检技术优化自检取电流程，在射频能量信号中增加直流偏置，自检电路使用直流供电，保障电源的稳定性。

技术特征：

1.一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的一种适应复杂条件下的btm天线优化方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种适应复杂条件下的BTM天线优化方法，涉及应答器传输模块技术领域。包括：S1获取车载双频天线的相关设计数据；S2根据S1中获取的车载双频天线的相关设计数据，通过HFSS软件对当前待优化车载双频天线进行模拟计算，获取待优化车载双频天线性能最优时的相关数据，作为最优设计参数；S3根据S2中获取的待优化车载双频天线的最优设计参数，设计车载双频天线，得到初步优化的车载双频天线；S4对S3中得到的初步优化的车载双频天线进行自检电路优化。本发明在符合标准工作范围内实现了天线尺寸的小型化，将两块PCB缩减为一块PCB实现了进一步成本控制和空间优化。

技术研发人员：王瑞,周永健,赵晓林,刘佳,徐宁,李一楠,易海旺,刘磊,宋志丹,赵晓宇,孙文哲,梁迪,牛勤,杨宇,刘聪,倪一丹,张瑛翠,田密,张亮,刘雅晴,朱建设,唐明亮,谢俊红
受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14