专利名称：基于ctcs的点式应答器的天线装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种天线装置，尤其涉及一种应用在高速铁路上的应答器中的天线装置。
背景技术：
随着我国铁路的快速发展，我国制定了铁路中长期发展规划，其规划中的中国列车控制系统CTCS(China Train Control System)是为保证列车安全运行，并以分级形式满足不同线路运行需求的技术规范，是我国未来铁路技术发展的方向，CTCS按照系统条件和功能共分5级，从0级到4级。在中国列车控制系统CTCS中，实现列车定位的为应答器，它是一种应用于高速铁路行车控制的设备，应答器天线接收机车上阅读器天线发射的27. 095MHz的信号，经电路处理后产生FSK调制的4. 23MHz的信号，再通过应答器天线发送给阅读器天线，传输给机车上的控制系统，从而实现车地间信号传输。应答器天线的接收效率直接影响应答器工作的稳定性和可靠性。目前的应答器天线尚不能完全满足CTCS列控系统的需求，需要对其进行技术改造。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种在工作时稳定性好、可靠性能高并具有作用距离高的基于CTCS的点式应答器天线装置。基于CTCS的点式应答器的天线装置，它包括27MHz和4. 23MHz两个天线，分别加工在PCB板的两面，其中所述的基于CTCS的点式应答器天线装置中的27MHz接收天线上有带通滤波电路及过功率保护电路和匹配电路，所述的4. 23MHz发送天线上有低通滤波电路，可以保证两个天线不会互相干扰。所述的27MHz接收天线不是传统的匹配到50欧姆，而是考虑了输出电路的阻抗特性，设置有匹配电路，使其直接实现了阻抗共轭匹配，既保证了最大功率传输，又简化了电路。所述4MHz天线的传输线宽度小于10cm，而27MHz天线的传输线宽达大于20cm， 因此传输损耗均较小，同时要求传输线串接于天线中的电感、电容采用ESR (Equivalent Series Resistance 等效串联电阻)较小的器件，可保证接收到的能量全部转化为有用信号，提高应答器作用距离。所述27MHz接收天线在接收功率过大时过功率保护电路启动，将整流输出电压稳定在一定的范围内，保证电源芯片不会烧坏。所述27MHz接收天线中点与应答器电路的地相连接，提供零点参考电平。所述4. 23MHz发送天线通过电子开关控制不同的电容值接入天线谐振回路，控制天线谐振在不同的频率，发送经FSK调制的信号。[0012]本实用新型的优点在于其结构紧凑、功能全、易加工，接收功率效率高，能提高应答器作用距离的天线装置。
图1基于CTCS的点式应答器天线装置中27MHz天线的结构图。图2基于CTCS的点式应答器天线装置中4. 23MHz天线的结构图。图3基于CTCS的点式应答器天线装置中27MHz天线匹配电路图。图4基于CTCS的点式应答器天线装置中27MHz天线带通滤波和过功率保护电路图。
具体实施方式
基于CTCS的点式应答器天线装置，图1为基于CTCS的点式应答器天线装置中的 27MHz接收天线结构图示意图和图2为基于CTCS的点式应答器天线装置中的4. 23MHz发送天线的结构图示意图，所述的27MHz接收天线和4. 23MHz发送天线分别加工在PCB板的两面，其中所述的基于CTCS的点式应答器天线装置中的27MHz天线上有带通滤波的过功率保护电路和匹配电路，所述的4. 23MHz天线上有低通滤波电路。进一步的，所述的匹配电路如图3所示，其中电容Cl、C2、C3组成“Π”形匹配电路，串接的电感Li、L2可实现天线输出阻抗在更大范围内变换，直接实现天线输出阻抗与负载阻抗的共轭匹配。进一步的，所述的27MHz接收天线接收车载天线发射的能量，经带通滤波、匹配电路后到达整流电路，经桥式整流电路之后输出直流电压，驱动应答器电路，27MHz接收天线中点与应答器电路的地相连接，提供零点参考电平。如图2所示的4. 23MHz信号发生电路为一电子开关控制的电容组，应答器控制单元产生应答器需要发送的数据，用该数据驱动电子开关，控制开关的闭合与关断，可将不同的电容值接入天线电路，与天线线圈谐振在不同的频率，在应答器控制单元的控制下， 4. 23MHz天线发送相应频率的信号，即可实现FSK调制。所述的基于CTCS的点式应答器天线装置与列车的车载系统距离较近时，经过所述的基于CTCS的点式应答器天线装置的磁通量过大，整流电压过高，有可能烧毁后级的电源芯片，此时天线中的过功率保护电路开启，如图4所示，其中电感Ll与电容CfC3组成带通滤波电路，整流二极管Df D2组成桥式整流电路对接收到的能量进行整流，整流后将直流信号加到晶体管Ql上。晶体管的发射极与整流电路的正极相连，集电极与整流电路的负极相连，栅极一端通过电阻R3与整流电路正极相连，另一端通过二极管D3、稳压管D4与整流电路的负极相连。R2为大于50K的大电阻，C4为能通27MHz信号的电容。进一步的，当整流电路输出电压较低时，稳压管D4截止，电阻Rl上没有压降，晶体管Ql也截止。此时整流电路的负载为大电阻R5，负载较轻，对电路基本没有影响，也不会影响天线匹配；当整流电路输出电压较高时，稳压管D4导通，将D4两端电压稳定在某个值，此时Rl两端产生压差，当此压差达到0. 7V以上时，Ql导通，导通电阻上流过大电流，消耗了大量功率，导致整流电路输出电压减小，D4、Ql又截止，R2上电流减小，消耗功率减小，整流电路输出电压又将上升。如此反复，即可实现当天线上接收到的功率较小时保护电路不起作用，当天线上接收到的功率较大时保护电路开启，消耗多余功率，达到了保护后级电路的效果。
权利要求1.基于CTCS的点式应答器的天线装置，包括27MHz和4.23MHz两个天线，其特征在于所述的27MHz和4. 23MHz两个天线分别加工在PCB板的两面；所述的基于CTCS的点式应答器天线装置中的27MHz接收天线上有带通滤波的过功率保护电路和匹配电路，所述的 4. 23MHz发送天线上有低通滤波电路。
2.根据权利要求1所述的基于CTCS的点式应答器的天线装置，其特征在于，所述的 4MHz天线的传输线宽度小于10cm，而27MHz天线的传输线宽达大于20cm，所述的传输线串接于天线中的电感、电容采用等效串联电阻，可保证接收到的能量全部转化为有用信号，提高应答器作用距离。
3.根据权利要求1所述的基于CTCS的点式应答器的天线装置，其特征在于，27MHz接收天线中点与应答器电路的地相连接，提供零点参考电平。
4.根据权利要求1所述的基于CTCS的点式应答器的天线装置，其特征在于，4.23MHz 发送天线通过电子开关控制不同的电容值接入天线回路，控制天线谐振在不同的频率，发送经FSK调制的信号。
专利摘要本实用新型公开了一种基于CTCS的点式应答器天线装置，基于CTCS的点式应答器的天线装置，它包括27MHz和4.23MHz两个天线，分别加工在PCB板的两面，其中所述的基于CTCS的点式应答器天线装置中的27MHz接收天线上有带通滤波的过功率保护电路和匹配电路，所述的4.23MHz发送天线上有低通滤波电路。本实用新型的优点在于其结构紧凑、功能全、易加工，接收功率效率高，能提高应答器作用距离的天线装置。
文档编号H01Q1/52GK202094273SQ20112011557
公开日2011年12月28日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者张瑞娜, 柴书灵 申请人:北京锦鸿希电信息技术股份有限公司