CN101752676B - 应答器双工多频共用天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应答器双工多频共用天线，所要解决的问题是：应答器的双天线在变化磁场中互相影响且对基站电磁特性影响较大，单天线应答器需要使用复杂滤波网络，铜管的铝管等制作的天线温度特性不良。本发明的要点是：由谐振电容组与天线体构成的谐振电路，其谐振频率为F1，天线体是由印制电路板上的两个半环形铜箔构成，该天线体与基站感应式耦合；天线体和频率F1隔离模块工作在频率F2，作为频率F2的发射天线和/或震荡回路的一部分；能量及接收信息提取模块提取能量为双线提取或单线提取方式，提取信息为双线提取或单线提取方式。本发明的用途是用在应答器上。
Description
技术领域
本发明涉及高速铁路上使用的应答器上的天线，具体说是应答器双工多频共用天线。
背景技术
应答器是一种应用于高速铁路行车控制的设备，应答器天线是应答器的重要组成部分，天线工作特性的好坏直接影响应答器功能实现过程中的可靠性和安全性。
目前应答器天线多为双天线结构，其中一个天线用于接收基站发送的能量和信息，另一个天线用于向基站发送信息，这两个天线间在变化的磁场中易互相影响。目前存在的单天线应答器尚摆脱不了复杂的高通滤波和低通滤波网络，结构复杂，可靠性低。上述天线多是使用铜管或铝管等制作成的环形或矩形天线，其天线因开口位置(激励端)不同形成对称或非对称结构。铜管或铝管等制作成的天线因温度变化而易变形，而天线的外形尺寸变化将直接影响其等效电感值，进而影响天线谐振回路的工作特性。同时由于铜管或铜线等制作的天线需要将铜管或铜线变形、固定，大批制作不易保证其尺寸一致性，而且需要从其开口位置(激励端)连线(焊接、压接或铆接)至印制电路板，致使加工工艺复杂，工作稳定性差。
发明内容
为克服已有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应答器双工多频共用天线，它使用一个天线完成以前两个天线的全部功能，电路调整完成后，不存在两个天线间在变化磁场中互相影响的问题，同时减轻对基站(车载能量/信息发送和信息接收单元)电磁特性的影响。
本发明所说的应答器双工多频共用天线，是应答器的组成部分，用于应答器的能量接收、信息接收和信息发送。能量接收为磁耦合方式，电磁振荡频率F1可以是位于18MHz～31MHz之间的任意频点；信息接收为该天线耦合的电磁振荡可以为调幅波(AM)或调相波(PM)，该天线在上述频段内具备良好的能量获取能力和AM及PM响应能力；信息发送为移频键控(FSK)方式，FSK载波频率(F2)范围是1.2MHz～6.8MHz，FSK低频频率范围是OHz～1/8载波频率。该天线能够同时或分别工作在能量接收、信息接收、信息发送状态。
本发明具有
由谐振电容组或谐振电容与天线体构成的谐振电路，其谐振频率F1位于18MHz～31MHz之间的任意频点，所说的天线体是由印制电路板上的两个半环形铜箔构成，该天线体与基站感应式耦合，用于进行能量和/或数据传输，所说的谐振电容组是多个串并连接的电容；
天线体和频率F1隔离模块工作在频率F2，作为频率F2的发射天线和/或震荡回路的一部分，频率F1隔离模块为并联LC谐振模块或串并联谐振模块；
能量及接收信息提取模块提取能量为双线或单线提取方式，提取信息为双线或单线提取方式。能量及接收信息提取模块的特性是，在能量提取恒定(提取的能量值不随时间变化)期间不会引起谐振频率偏移，可双线提取或单线提取(另一条线接应答器电路地)；信息提取不会引起谐振频率偏移，可双线提取或单线提取。
本发明与现有技术相比，其优点是：
1、它只使用一个天线完成以前两个天线的全部功能，电路调整完成后，不存在两个天线间在变化磁场中互相影响的问题，同时减轻对基站(车载能量/信息发送和信息接收单元)电磁特性的影响。
2、本发明中提取经较高频率的信号通道(频率F1)接收的能量和信号时仅需一个电容即可完成，无需复杂的高通滤波网络，即能量及接收信息提取模块可以做得简单，工作可靠。
3、本发明中较高频率的信号通道(F1)为接收通道，该接收通道的谐振回路调谐简便，仅需调整谐振电容或谐振电容组的整体等效电容。
4、本发明中天线体由印制板上的铜箔构成，其温度特性良好，在温度变化时其形变远低于用铜管或铜线制作的天线，而天线的外形尺寸变化直接影响其等效电感值，进而影响天线谐振回路的工作特性，因此本方案中应答器天线工作特性较之铜管或铜线等制作的天线更稳定；同时由于铜管或铜线等制作的天线需要将铜管或铜线变形、固定，大批制作不易保证其一致性，而且需要从其开口位置(激励端)连线(焊接、压接或铆接)至印制电路板，致使加工工艺复杂，工作稳定性差，而本发明不存在这些问题。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明原理框图。
图2是天线体与谐振电容组的示意图。
图3是微带效应条形铜箔的示意图。
具体实施方式
参见图1，铜箔半环形天线体2与谐振电容组4谐振于频率F1，同能量并信息发送基站12进行感应式耦合；天线体和频率F1隔离模块5工作在频率F2，作为频率F2的发射天线和/或震荡回路的一部分，频率F1隔离模块为并联LC谐振模块或串并联谐振模块；从能量及接收信息提取模块6向应答器其他部分电路馈送能量及传送AM或PM信息，8为信息传送线，9为能量馈送线；应答器信息发送驱动电路通过10、11两点经F1隔离谐振电路模块5推动串联的两个铜箔半环形天线体2，向应答器信息接收设备发送FSK信息；7为交流接地点。
模块特性：
1、参见图2，两个铜箔半环形天线体2：两个半环形天线体为同平面上对称设置，对称中轴线为天线交流接地点7与谐振电容组4物理位置中心点连线，形状为半矩形、半环形或其他无分支形状，如图2示，铜箔宽度大于1mm。
2、参见图3，微带效应条形铜箔3：天线可以装置这些条形铜箔，也可以不装置它们。如果装置了它们，能够优化天线谐振特性，它们设置于和铜箔天线体不同的板层、并与铜箔天线体2绝缘。可以连接至应答器电路地电位点或或不做电气连接，微带效应条形铜箔3的宽度(图中W2)为天线体的铜箔2宽度的1～6倍，条形铜箔3分成两段以上。
Claims (1)
1.一种应答器双工多频共用天线，其特征是：它具有
由谐振电容组或谐振电容与天线体构成的谐振电路，其谐振频率F1位于18MHz~31MHz之间的任意频点，所说的天线体是由印制电路板上的两个半环形铜箔构成，该天线体与基站感应式耦合，用于进行能量和/或数据传输，所说的谐振电容组是多个串并连接的电容；
天线体和频率F1隔离模块工作在频率F2，作为频率F2的发射天线和/或震荡回路的一部分，频率F1隔离模块为并联LC谐振模块或串并联谐振模块；
能量及接收信息提取模块提取能量为双线提取或单线提取方式，提取信息为双线提取或单线提取方式；
所说的两个半环形铜箔天线体为同平面上对称设置，对称中轴线为天线交流接地点与谐振电容组物理位置中心点连线，形状为半矩形、半环形或其他无分支形状，铜箔宽度大于1mm；
它还装置了微带效应条形铜箔，该微带效应条形铜箔设置在与铜箔天线体不同的板层、并与铜箔天线体绝缘，微带效应条形铜箔的宽度为天线体的铜箔宽度的1~6倍，该条形铜箔分成两段以上。
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