CN101938288B - 应用于应答器上的信号处理方法、装置及应答器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于应答器上的信号处理方法、装置及应答器，包括：将所述应答器接收到的功率信号分配为符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；转换所述时钟频率信号为时钟信号；将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号；输入所述直流能量信号和时钟信号到所述应答器的存储控制模块。本发明实施例公开的应用于应答器上的信号处理方法，采用从功率信号中提取时钟信号的方式，解决了现有技术中利用应答器内部的晶振产生时钟频率的方法带来的功耗增加的问题。进一步解决了为实现车载设备发送较高能量的载波带来的增加技术复杂度的问题。同时，由于对功率信号进行相关解调，提高了频率精度和解调效果，降低了系统的复杂度和设备成本。

Description

应用于应答器上的信号处理方法、装置及应答器

技术领域

本发明涉及无线电领域，尤其涉及一种应用于应答器上的信号处理方法、装置及应答器。

背景技术

应答器是一种用于地面向列车信息传输的点式设备，目前国内高速铁路广泛应用的通信应答器系统如图1所示，其工作原理为：车载BTM(BatteryTest and Maintenance，蓄电池检测和维护)模块产生工作频为27.095MHz的功率载波，通过安装于机车底部的天线发射出去。当列车到达地面应答器的有效作用范围时，地面应答器通过天线11接收列车上的车载模块发送的功率信号，通过整流电路12和电压调节电路13将接收的功率信号转换为电能，对存储控制模块14以及时钟电路15进行供电，启动时钟电路15和设置于应答器上的晶振16，时钟电路15在晶振16产生的频率的驱动下产生时钟信号，将时钟信号传输给存储控制模块14，在存储控制模块14内对接收的信号进行解调，获得低频读取信号，根据所述低频读取信号读取存储的数据发送给调制模块17，将数据经调制模块17进行调制后，通过天线11发送出去，直至电能消失。此外，应答器中还包括编程模块18，通过编程模块18实现对应答器的编程设置。

由于应答器采用自身的晶振产生时钟频率，所以需要将转换的电能同时为晶振供电，使晶振工作，产生振荡频率，该过程消耗了部分转换的电能，为了保证其他部件的正常工作，车载设备发射载波的能量强度必须相应的提高，使得转换的电能可以同时满足晶振和其他部件的工作需求。由此可以看出，采用自身晶振产生时钟频率的方式增加了应答器电能的消耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种应用于应答器上的信号处理方法、装置及应答器，以解决现有技术中应答器采用自身晶振产生时钟信号带来的增加功耗的问题，其具体方案如下：

一种应用于应答器上的信号处理方法，包括：

将所述应答器接收到的功率信号分配为符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；

转换所述时钟频率信号为时钟信号；

将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号；

输入所述直流能量信号和时钟信号到所述应答器的存储控制模块。

一种应用于应答器上的信号处理装置，包括：

功率分配器，用于将所述应答器接收到的功率信号分配成符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；

时钟电路，用于转换所述时钟频率信号为时钟信号，并提供给所述应答器的存储控制模块；

处理电路，用于将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号，并提供给所述应答器的存储控制模块。

一种应答器，包括：

接收模块，用于接收功率信号；

与所述接收模块相连的信号处理装置，用于将所述接收模块接收到的功率信号分配成符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号，并提供由时钟频率信号转换得到的时钟信号以及由载波能量信号整流处理得到的直流能量信号；

存储控制模块，用于接收所述时钟信号和直流能量信号，在所述直流能量信号驱动下，依据所述时钟信号发送预先存储的数据；

调制模块，用于接收所述存储控制模块发送的数据并进行调制；

发射模块，用于发射经过调制模块调制后的数据。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例公开的应用于应答器上的信号处理方法，采用根据从功率信号中提取时钟频率信号转换为时钟信号的方式，为应答器中存储控制模块提供时钟，解决了现有技术中利用自身晶振产生时钟信号的方法带来的增加功耗的问题，进一步的解决为了实现车载设备发送较高能量的载波带来的技术复杂度增加的问题。

同时，由于采用的是功率信号的频率，可以对功率信号进行相关解调，校准了起振时间，提高了频率精度和解调效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术应答器的结构示意图；

图2为本发明实施例1公开的应用于应答器上的信号处理方法流程图；

图3为本发明实施例2公开的应用于应答器上的信号处理方法流程图；

图4为本发明实施例3公开的应用于应答器上的信号处理方法流程图；

图5为本发明公开的应用于应答器上的信号处理装置的结构示意图；

图6为本发明公开的应用于应答器上的信号处理装置的又一结构示意图；

图7为本发明公开的应答器的结构示意图；

图8为本发明公开的应答器的又一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种应用于应答器上的信号处理方法，以解决现有技术中应答器采用自身晶振产生时钟信号带来的功耗增加，以及为了实现车载设备发送较高能量的载波带来的技术复杂度增加的问题，其具体实施方式如下：

实施例一

本实施例公开的应用于应答器上的信号处理方法流程如图2所示，包括：

步骤S21、将所述应答器接收到的功率信号分配为符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；

当列车运行到应答器的有效作用范围时，应答器接收列车发送的功率信号，根据应答器的需求，将接收的功率信号的功率进行分配，一部分作为能量信号，进行供电，一部分作为时钟信号，进行同步。其分配比例可以根据实际情况来设定，时钟频率信号和载波能量信号的比值可以为1∶2，或其他值。由于时钟频率信号主要用于从中获取时钟频率，对能量的要求较低，所以，通常时钟频率信号所占的比例较小。

步骤S22、转换所述时钟频率信号为时钟信号；

根据所述时钟频率信号的频率，转换得到与其对应周期的时钟信号，以此作为应答器的时钟信号。

步骤S23、将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号；

将载波能量信号进行处理的过程，通常为将交流载波电流转换为直流电流，从而与存储控制模块的电流要求进行匹配，保证对存储控制模块的正常供电。

步骤S24、输入所述直流能量信号和时钟信号到所述应答器的存储控制模块。

利用直流能量信号对存储控制模块进行供电，并利用时钟信号触发其内部数字电路，以时钟信号作为基准，存储控制模块对接收的高频信号进行解调，获得低频读取信号，根据所述低频读取信号读取预先存储的数据。

本实施例公开的应用于应答器上的信号处理方法，从功率信号中分配出时钟频率信号，产生时钟信号，实现驱动存储控制模块工作，读取出其存储数据的目的，不需要在应答器上设计晶振电路，避免了增加能量的消耗的问题，而且降低了设备的生产成本，简化了系统的设计，提高了系统的可实现性。同时，由于时钟信号频率与功率信号的频率相同，所以实现了与车载BTM的时钟同步，提高了解调性能。

实施例二

本实施例公开的应用于应答器上的信号处理方法如图3所示，包括：

步骤S31、滤除所述应答器接收到的功率信号中的杂波；

在系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。所以，通常加入滤波步骤，以滤除空间辐射对功率信号的影响，降低信号中的干扰，提高信号的稳定性。通常采用带通滤波器，滤除接收的功率信号频带以外的高频波。

步骤S32、将所述滤波后的功率信号分配为符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；

滤波后的功率信号的能量虽然会有所减少，但是由于其在功率信号中所占的比例很小，所以，不会影响后续功率分配，及对应存储控制模块的供电。

步骤S33、转换所述时钟频率信号为时钟信号；

滤波后的功率信号由于没有了杂波的干扰，分配后的时钟频率信号的稳定性更好，由此转换的时钟信号的性能也更高。

步骤S34、将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号；

步骤S35、输入所述直流能量信号和时钟信号到所述应答器的存储控制模块。

本实施例中，增加了滤除功率信号中杂波的步骤，滤除了空间辐射的干扰，保证了时钟信号的稳定，应答器的正常工作不受干扰，提高了工作性能。

实施例三

本实施例公开的应用于应答器上的信号处理方法如图4所示，包括：

步骤S41、滤除所述应答器接收到的功率信号中的杂波；

步骤S42、将所述滤波后的功率信号分配为符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；

步骤S43、转换所述时钟频率信号为时钟信号；

步骤S44、将所述载波能量信号进行倍压整流，得到直流能量信号；

本实施例采用倍压整流的方式，将交流信号转换为直流信号的同时提高了直流信号的电压值，延长了为应答器供电的时间，提高了应答器的工作性能。

步骤S45、调节所述直流能量信号的电压至所述控制模块的额定电压值；

将直流能量信号的电压根据存储控制模块的额定电压要求进行调整，使其能够与存储控制模块的电压值相匹配。倍压后的直流能量信号的电压值可能会超出存储控制模块的额定电压要求，则此时，如果直接对其供电，则可能由于电压过大损害其内部器件，所以需要对其进行限幅，将电压值减小到存储控制模块的额定电压值。同样，也可能存在倍压后的直流能量信号的电压值小于存储控制模块额定电压要求的情况，此时虽然不会造成对存储控制模块的损坏，但是，较小的供电电压会造成存储控制模块的工作不稳定，影响其工作性能，所以，此时需要利用放大电路，将电压值进行放大，从而实现对存储控制模块的正常供电。

步骤S46、依据控制模块的时钟信号要求，调整所述时钟信号的幅值；

同理也需要对时钟信号的幅值进行调整，使其与存储控制模块相匹配，避免其由于时钟信号的电压值较大，与直流能量信号叠加后出现对存储控制模块供电电压过大，影响其正常工作的现象。所以通常采用限幅的方式对其调整，例如在电路中加入限幅二极管，使输入到存储控制模块内的时钟信号的幅值不超过限幅二极管的幅值，保证了存储控制模块的正常工作。

步骤S47、输入所述直流能量信号和时钟信号到所述应答器的存储控制模块。

本实施例公开的应用于应答器上的信号处理方法中，在时钟信号和直流能量信号输入到存储控制模块的过程中加入了对其电压值的调整的步骤，以保证直流能量信号和时钟信号其能够对存储控制模块进行供电，并触发其正常工作，进一步保证了应答器工作的有效性。本实施例采用倍压整流的方法，将供电电压提高了一倍，为应答器内的器件提供了足够的工作电压，保证其正常工作，同时延长了工作时间，提高了工作的有效性。

本实施例并不限定采用倍压整流的方式来整流载波能量信号，同样可以采用桥式整流或其他的整流方法，只要能够实现将交流信号处理为支流信号的方法都可行，其电压放大的目的也可以后续采用放大电路等方法实现。同样，本实施例也并不限定采用限幅二极管进行限幅，采用稳压二极管同样可以实现相同的目的，并且，只要可以实现将时钟信号的幅值限定在某一个固定值，或者某一个固定范围内的元器件或电路都属于本实施保护的范围。

本发明同时公开了一种应用于应答器上的信号处理装置，其结构如图5所示，包括：功率分配器51、时钟电路52和处理电路53，其中：

所述功率分配器51用于将所述应答器接收到的功率信号分配成符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；所述时钟电路52用于转换所述时钟频率信号为时钟信号，并提供给所述应答器的存储控制模块；所述处理电路53用于将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号，并提供给所述应答器的存储控制模块。

图5中所示的功率分配器51为将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件。所以，可以根据实际场景的需要，将接收的功率信号进行分配，其分配比例可以通过调节功率分配器51的设置来实现。

处理电路53的主要功能是将交流信号转换为直流信号，使其能够为存储控制模块供电。其具体的实现形式可以有多种，可以是半波整流电路、全波整流电路或桥式整流电路。通常采用全波整流电路，以提高能量信号的利用率。

本发明公开的又一应用于应答器上的信号处理装置结构如图6所示，包括：功率分配器61、时钟电路62、处理电路63、滤波电路64和调幅电路65，其中，滤波电路64用于滤除所述功率信号中的杂波，调幅电路65用于依据控制模块的时钟信号要求，调整所述时钟信号的幅值。

滤波电路64可以为根据实际情况设定的有源滤波电路也可以为无源滤波电路，同样可以为滤波器。选择滤波器时可以根据干扰信号的特点选择不同的滤波器的类型。

调幅电路65可以为串接在电路中的限幅二极管也可以为稳压管，只要是能够起到调节幅值的电路或元件都可以。

所述处理电路63包括整流电路631用于将所述载波能量信号整流为直流信号，调压电路632，用于依据控制模块的额定电压值调节所述直流信号电压。整流电路631可以为全波整流、半波整流和桥式整流中的任意一种，也可以为倍压整流电路。调压电路632为通过使输出端的负载上得到能量比较大的信号放大电路，或者是限幅电路。

该装置中，每个单元执行的具体操作可以参考前述的方法实施例，在此不再赘述。

本发明同时还公开了一种应答器，其结构如图7所示，包括：接收模块71、信号处理装置72、存储控制模块73、调制模块74和发射模块75。其中：

所述接收模块71用于接收车载模块发送的功率信号；所述信号处理装置72与所述接收模块相连，用于将所述接收模块接收到的功率信号分配成符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号，并提供由时钟频率信号转换得到的时钟信号以及由载波能量信号整流处理得到的直流能量信号；所述存储控制模块73与所述信号处理装置相连，用于接收所述时钟信号和直流能量信号，在所述直流能量信号驱动下，依据所述时钟信号发送预先存储的数据；所述调制模块74与所述存储控制模块73相连，用于接收所述存储控制模块发送的数据并进行调制；所述发射模块75与所述调制模块相连，用于发射经过调制模块调制后的数据。

本发明公开的应答器中的信号处理装置可以是如图6所示的信号处理装置。

本发明公开的又一应答器的结构如图8所示，同样，信号处理装置的结构也可以如图5或图6所示。

本发明公开的应答器中除包括：双工器81、信号处理装置82、存储控制模块83和调制模块84，还包括与存储控制模块83相连的编程模块85。

本实施例中，应答器内部的接收模块与发射模块进行一体化设计，采用双工器，同时实现对信号的接收和发送功能，进一步减小了设备的体积。

其中，编程模块85包括：编程天线、带通滤波器和检波电路。设计人员或维护人员通过编程模块输入控制信号，实现对存储控制模块72的内部设置以及实现数据的存储。

本发明公开的应答器中存储控制模块82内，可以采用电子标签存储数据。也可以采用其他存储器件。本实施例中调制模块为FSK调频模块。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种应用于应答器上的信号处理方法，其特征在于，包括：

将所述应答器接收到的功率信号分配为符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；

转换所述时钟频率信号为时钟信号；

将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号；

输入所述直流能量信号和时钟信号到所述应答器的存储控制模块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将功率信号分配为时钟信号和载波能量信号之前还包括：

滤除所述功率信号中的杂波。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述载波能量信号进行处理的过程包括：

将所述载波能量信号进行倍压整流。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述载波能量信号进行处理的过程还包括：

调节所述直流能量信号的电压至所述存储控制模块的额定电压值。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，输入所述直流能量信号和时钟信号到所述应答器的存储控制模块之前还包括：

依据所述存储控制模块的时钟信号要求，调整所述时钟信号的幅值。

6.一种应用于应答器上的信号处理装置，其特征在于，包括：

功率分配器，用于将所述应答器接收到的功率信号分配成符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号；

时钟电路，用于转换所述时钟频率信号为时钟信号，并提供给所述应答器的存储控制模块；

处理电路，用于将所述载波能量信号进行处理，得到直流能量信号，并提供给所述应答器的存储控制模块。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括滤波电路，用于滤除所述功率信号中的杂波。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理电路包括：整流电路和调压电路，其中：

所述整流电路用于，将所述载波能量信号整流为直流能量信号；

所述调压电路用于，调节所述直流能量信号的电压至所述存储控制模块的额定电压值。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的装置，其特征在于，还包括调幅电路，用于依据所述存储控制模块的时钟信号要求，调整所述时钟信号的幅值。

10.一种应答器，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收功率信号；

与所述接收模块相连的信号处理装置，用于将所述接收模块接收到的功率信号分配成符合预设比例的时钟频率信号和载波能量信号，并提供由时钟频率信号转换得到的时钟信号以及由载波能量信号整流处理得到的直流能量信号；

存储控制模块，用于接收所述时钟信号和直流能量信号，在所述直流能量信号驱动下，依据所述时钟信号发送预先存储的数据；

调制模块，用于接收所述存储控制模块发送的数据并进行调制；

发射模块，用于发射经过调制模块调制后的数据。

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