CN101944925A - 基于ctcs标准的点式应答器的信息收发装置 - Google Patents

Abstract

基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置由感应天线、带阻27.095MHz滤波器单元、带阻4.234MHz滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控制单元组成。本发明的优点在于：采用了带阻27.095MHz滤波器单元和带阻4.234MHz滤波器单元，使信息数据的收发均只需通过一个感应天线即可，使信息收发装置的结构更简单化、成本更低廉；在带阻4.234MHz滤波器单元中增加了有多组二极管组成的能量过载保护单元，有效的消耗了过载电流，保证设备的安全使用。

Description

基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置

技术领域

本发明主要涉及到铁道机车安全设备的控制领域，特指一种基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置。

背景技术

近年来，铁道部门参照ERTMS/ETCS的要求正在指定中国列车控制系统中的标准(CTCS标准)，标准中将ATC系统分为5级，为了使乘务员的失误减低到最小，除0级外，所有的CTCS级别都对应答器提出了相应的要求，比如在第1、2级有“应答器作为连续信息的补充”，第3、4级有“应答器作为定标设备”等，因此，在CTCS系统中，应答器将作为比配的设备，从而可使列车控制系统的自动化程度进一步得到提高，也将使我国ATC系统的研制水平向更高的层次迈进，铁路运输的安全性得到更有力的保证。

同时，随着列车运行速度的不断提高，运行密度的进一步加大，铁路运输对列车控制系统的要求越来越高，现有设备由于技术含量低，其控制功能却未能得到最佳发挥。目前的点式应答器的前线装置的感应天线都是由两组天线组成，一组用于信息的发送，一组用于信息的接收，应答器与阅读器之间采用双频通信，结构复杂、成本高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单紧凑、抗干扰能力强、成本低、实现用一组天线收发信息的有利于提高了CTCS标准点式应答器整体性能的基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置。

基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置由一根感应天线、带阻27.095MHz滤波器单元、带阻4.234MHz滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控制单元组成；感应天线接收信号后通过带阻4.234MHz滤波器单元依次通过整流单元与应答器控制单元相连接，信息数据处理后，依次通过FSK发送单元、带阻27.095MHz滤波器单元感应天线发送到列车。

所述的能量过载保护单元连接在带阻4.234MHz滤波器单元上。

所述的能量过载保护单元由多组二极管串并联组成能耗消耗电路，在通过带阻4.234MHz滤波器单元的功率超过限定，能量过载保护单元的二极管组会消耗过载能量，保护带阻4.234MHz滤波器单元。

所述带阻27.095MHz滤波器单元只能通过27.095MHz的功率信号，带阻4.234MHz滤波器单元只能通过4.234MHz滤波器单元的功率信号。

所述的应答器控制电路的主控芯片选用的是Actel生产的IGLOO系列的FPGAAGL060。

所述的带阻27.095MHz滤波器单元和带阻4.234MHz滤波器单元均采用并联谐振回路。

本发明所述的基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置的优点在于：基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置由于采用了带阻27.095MHz滤波器单元和带阻4.234MHz滤波器单元，使信息数据的收发均只需通过一个感应天线即可，使信息收发装置的结构更简单化、成本更低廉；在带阻4.234MHz滤波器单元中增加了有多组二极管组成的能量过载保护单元，有效的消耗了过载电流，保证设备的安全使用；应答器控制单元芯片的合理选择，减少了能耗及相应时间。

附图说明

图1为基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置的框架结构示意图

图2为基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置中天线部分的实现框图及能量过载保护单元连接框图。

图3为基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置中的应答器控制单元电路原理图

实施方式

如图1所示，基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置由一根感应天线、一组带阻27.095MHz滤波器单元、一组带阻4.234MHz滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控制单元组成，能量过载保护单元连接在带阻27.095MHz滤波器单元上；感应天线接收信号后通过带阻4.234MHz滤波器单元依次通过整流单元与应答器控制单元相连接，信息数据处理后，依次通过FSK发送单元、带阻27.095MHz滤波器单元感应天线发送到列车。

本装置通过感应天线采集的输入中心频率为27.095MHz的功率波，由于列车在经过地面应答器时两者之间的空间感应磁场强度是一个从小到大在从大到小的过程，所以在天线有效接受距离内，接收的功率具有较大的动态范围，要在大的功率动态范围内让地面应答器的控制装置能高效工作，这是需要对输入信号进行限幅的处理，从而避免接收过大的射频信号或者过大的外界干扰信号烧毁设备，在本实施例中，通过在带阻4.234MHz滤波器单元上加入能量过载保护单元，该能量过载保护单元有多组二极管串并联后组成的电路，该电路能够有效的消耗过载能量，保护设备不会被烧毁。

如图2所示，这就是应答器天线部分的实现框图。由于天线只有一根，但是要求天线上所需的信号有能量信号27.095MHz和中心频率为4.234MHz频偏为282.24KHz的FSK信号，所以必须加带阻滤波器把不同的信号分开，由于天线上的信号是差分的，所以带阻滤波器必须用两路，其中带阻滤波器为并联谐振回路。FSK发送单元上需要隔离能量信号27.095MHz，所以需要两路27.095MHz的带阻滤波器；能量回路需要隔离FSK信号，所以需要两路4.234MHz的带阻滤波器。

应答器在工作中为了防止瞬间能量过大对应答器造成损坏，在能量回路中需要加入过载保护电路，这部分电路的原理是：采用二极管整流电路对接收到能量信号进行整流，整流后将直流信号加到P-MOSFET上MOS管的源极和电阻的一端接整流电路二极管的负极，MOS管的栅极接电阻另一端并接一个稳压二极管的负极，MOS管的漏极和稳压二极管的正极接到整流电路二极管的正极，那么在MOS管的栅极和源极之间就形成了一个负电压，这个负电压达到一定的值时，MOS管导通，与MOS管并联的电容就会被短路，这个电容原属于天线能量回路匹配电路的一部分，当电容被短路，匹配电路被破坏，那么天线就不能高效地吸收能量，这样就达到了保护电路的效果了。

如图3所示，该图为基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置中的应答器控制单元电路原理图。主控芯片选用的是超低功耗的FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，这部分电路由电源、铁电存储器、时钟整形电路和FPGA组成，其中铁电存储器选用的型号为FM25L04。具体工作过程是：当应答器接收到能量信号27.095MHz时，通过图2所示的匹配用谐振回路和整流电路产生直流电源，用这个电源给整个应答器进行供电，同时要从天线上取出时钟信号27.095MHz作为时序电路的主控时钟，由于天线上的信号是接近正弦的波形，而FPGA工作需要数字时钟信号，所以需要将天线接收到的27.095MHz信号通过整形电路整成数字信号，之后这个时钟信号就作为FPGA的工作时钟，FPGA的主要功能就是从存储器铁电存储器中读出固定报文通过FSK调制电路发送出去。FPGA和铁电存储器之间的接口为SPI方式，这个芯片是串行工作方式的，对外接口就是SPI，FPGA读出固定报文后驱动FSK电路将报文调制发送出去，至此应答器完成了一次动作。

Claims (4)

1.基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置，其特征在于，由感应天线、带阻27.095MHz滤波器单元、带阻4.234MHz滤波器单元、整流单元、FSK发送单元、能量过载保护单元、应答器控制单元组成；感应天线接收信号后通过带阻4.234MHz滤波器单元依次通过整流单元与应答器控制单元相连接，信息数据处理后，依次通过FSK发送单元、带阻27.095MHz滤波器单元感应天线发送到列车；能量过载保护单元连接在带阻4.234MHz滤波器单元上。

2.如权利要求1所述的基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置，其特征在于，能量过载保护单元由多组二极管串并联组成能耗消耗电路，在通过带阻4.234MHz滤波器单元的功率超过限定时，能量过载保护单元的二极管组会消耗过载能量，保护带阻4.234MHz滤波器单元。

3.如权利要求1所述的基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置，其特征在于，带阻27.095MHz滤波器单元只能通过4.234MHz的功率信号，带阻4.234MHz滤波器单元只能通过27.095MHz滤波器单元的功率信号。

4.如权利要求1所述的基于CTCS标准的点式应答器的信息收发装置，其特征在于，带阻27.095MHz滤波器单元和带阻4.234MHz滤波器单元均采用并联谐振回路。

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