CN105721023A - 通讯定位天线 - Google Patents

Abstract

一种用于有轨电车的通讯定位天线，其可以由沿轨道铺设的地面部分和车载部分构成。地面部分包括感应环线、定位信号发生模块LSG和通信模块LCG。车载部分包括收发天线、定位模块LCP和通信模块LCG。其中，所述定位信号发生模块LSG和所述通信模块LCG工作在不同的频率上。本发明的通讯定位天线结构具有可调节性，可适用于多种应用环境，更适合模块化应用。

Description

通讯定位天线

技术领域

本发明涉及用于有轨电车进行车地通信和定位的通讯定位天线。

背景技术

在轨道上行驶的电车需要了解各种情况，也需要将电车运行的状况反映给控制室，因此，电车需要与地面交换信息，最好是连续不断地与地面交换信息。德国在20世纪60年代开始研制轨道交叉感应环线方法，实现了车－地信息传输。这种轨道交叉感应电缆技术目前也被应用于国内的有轨电车设计中。

轨道感应环线系统，顾名思义，地面沿着轨道布置有感应环线，电车上安装感应线圈作为接收天线，电车在轨道上行驶与感应线圈相互感应，从而构成与地面的连续、双向信息交换。其基本的工作原理是，在轨道上铺设交叉感应回线，并对回线通以一定频率的正弦信号，然后通过车载感应线圈和地面交叉感应回线的电磁耦合来完成信号和数据的传输。地面可以向电车传递各种速度数据、线路速度、目标速度、目标距离等各种信息，并且可以利用这些数据进行电车定位。

这种感应环线的两根电缆每隔一定距离要相互交叉一次，通过这种交叉可以至少实现如下功能：避免牵引电流对感应环线的干扰；交叉形成与双绞电缆类似的结构，从而减少累积感应干扰；还可以传递电车定位信息。交叉回线将交变电信号送到沿轨道线路铺设的交叉回线上，在回线上产生交变磁场，从而被车载的接收天线所感应接收。由于其抗干扰能力强，可靠性高，可准确、快速地传递包括电车实时速度和位置在内的各种需要的参数信号，且它近距离非接触式的检测方式可以保证更好的系统安全性，电缆内部的交叉结构能有效抑制对外部环境和其它车载设备的信号干扰，能够适应恶劣的工业和外界环境，因而在各种轨道应用中得到广泛的应用。

发明内容

本发明旨在提供一种新型的用于有轨电车的通讯定位天线，其可以由沿轨道铺设的地面部分和车载部分构成。所述地面部分包括感应环线、定位信号发生模块LSG、通信模块LCG及电源电路，所述车载部分包括收发天线、定位模块LCP和通信模块LCG。所述感应环线为交叉形状，所述收发天线的数量为1，且由位于同一平面内且同名端串联的两个相同线圈A和B构成，所述线圈A与所述感应环线相对以接收感应信号，所述线圈B位于所述线圈A一侧以用于消除共模干扰。所述定位信号发生模块LSG包括信号发生电路和信号放大电路；所述定位模块LCP包括选频放大电路、比例放大电路、滤波电路、检波电路、采样电路及查询表。所述通信模块LCG包括2FSK调制电路和2FSK解调电路；其中，所述调制电路包括单片机、参考时钟源、数控振荡器、相位调制器、查询表模块、数模转换器及放大电路；所述参考时钟源用于为所述数控振荡器提供参考时钟信号；所述数控振荡器包括相位累加器，所述单片机向所述数控振荡器输出控制信号以控制所述相位累加器的相位步长；所述相位调制器对数控振荡器的输出进行相位调制，并输出至所述查询表模块，通过所述查询表模块将相位信息转换成幅度信息，从而获得正弦波波形的幅值离散值；数模转换器将所述正弦波波形的幅值离散值转换输出模拟正弦电流信号；所述放大电路包括运算放大器，其用于将模数转换器输出的电流模拟信号转换为电压模拟信号并进行信号放大；所述数模转换器经隔直电容将电流模拟信号输入至所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的反相输入端经由可调电阻与电源电路连接，通过调节所述可调电阻的阻值改变所述放大电路的增益值，从而实现放大增益的可调.所述选频放大电路可以由隔离变压器及其与之次级端连接的Hartley晶体管振荡器构成。所述定位信号发生模块LSG和所述通信模块LCG工作在不同的频率上。

用于为定位信号发生模块LSG和通信模块LCG提供功率信号的电源电路可以包括变压器TL、直流电源battery、二极管D1~D4、晶体管T1-T2以及max666和ICL型电压转换芯片；其中，所述变压器TL的初级线圈连接220V市电，所述变压器TL的次级线圈的两端分别连接由所述二极管D1~D4构成的全波整流电路的两个输入端；所述全波整流电路的正向输出端连接所述max666芯片的输入端口Vin，并且分别经电容C2连接GND、经电容C1连接所述max666芯片的LB1端口；所述晶体管T1的发射极经电阻R1连接所述全波整流电路的正向输出端，基极经电阻R3与GND连接且经电阻R4和R5连接所述max666芯片的输入端口Vin，收集极经电阻R2连接GND；所述晶体管T2的发射极连接所述全波整流电路的正向输出端，基极经电阻R6与所述max666芯片的LBO端口连接，收集极经电阻R10连接GND；所述max666芯片的SHDN端口经电阻R10连接GND；所述max666芯片的Vout端口经电阻R7、R8和R9连接GND；所述电源电路的正电压输出端连接于所述电阻R7和R8之间，输出+5V的直流电压，所述正电压输出端同时还经电容C3与GND连接；所述max666芯片的Vset端口连接于所述电阻R8和R9之间；ICL型芯片的Vin端口连接所述电源电路的正电压输出端，Vout端口输出-5V的直流电压，构成所述电源电路的负电压输出端；所述电源电路的负电压输出端还经电容C5与GND连接，所述ICL型芯片的CAP+端口和CAP-端口经电容C4连接。所述max666芯片的Vin端口还经开关与所述直流电源battery连接，所述开关在市电断电情形被检测到时闭合以由直流电源battery供电。

进一步地，本发明的信号发生电路可以包括RC振荡网络、运算放大电路和输出电压漂移抑制电路。所述RC振荡网络由电阻R12和电容C7并联构成；两个二极管D5、D6反相并联后与电阻R16串联，电阻R16与二极管D5、D6形成的电路分别与电阻R15和电阻R17并联构成所述输出电压漂移抑制电路。所述电阻R12和所述电容C7的并联电路的一端连接运算放大器U1的同相输入端，且经由电阻R11和电容C6连接所述电源电路的正电压输出端；所述电阻R12和所述电容C7的并联电路的另一端经限流电阻R13连接所述运算放大器U1的反相输入端；所述输出电压漂移抑制电路的一端经电阻R14连接至所述运算放大器U1的反相输入端，另一端则连接所述运算放大器U1的输出端。

进一步地，本发明的信号放大电路可以包括P型晶体管T3、N型晶体管T4和运算放大器U2；所述P型晶体管T3的收集极连接所述电源电路的正电压输出端，并经由电阻R18连接其基极。高频交变信号经由二极管D7和电阻R19连接至所述晶体管T3的基极；所述晶体管T3的发射极连接至所述运算放大器U2的同相输入端；所述N型晶体管T4的发射极连接所述运算放大器U2的同相输入端。高频交变信号经由二极管D8连接至所述晶体管T4的基极；所述N型晶体管T4的收集极连接所述电源电路的负电压输出端，并经由电阻R20连接其基极；所述运算放大器U2的同相输入端还经由电容C9和电阻R21的并联电路连接GND；所述运算放大器U2的反相输入端还经由电阻R22连接GND；所述运算放大器U2的输出端连接感应环线以提供放大的高频交变信号，同时还经由电容C11和电阻R23的并联电路与GND连接。

进一步地，本发明的解调电路包括限压模块、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、放大电路、箝位电路及施密特触发器。所述限压模块包括二极管和三极管，所述收发天线接收的调制信号经隔直电容输入所述限压模块，从而输出电压幅值在所述限压模块允许通过范围内的信号。所述鉴相器、所述环路滤波器和所述压控振荡器构成锁相环结构；所述鉴相器还对输入的两个信号进行相位比较，并基于两者的相位差输出相应的相差电压。所述环路滤波器由电阻和电容构成，滤除从所述鉴相器输出的相差电压中的高频及噪声成分。所述相差电压经滤波处理后被所述放大电路进行放大，并分为两路信号，其中一路信号直接被输入至所述施密特触发器，而另一路信号则经由所述箝位电路处理后被输入至所述施密特触发器；其中，当所述锁相环结构处于锁定状态时，所述另一路相差电压信号经所述箝位电路处理后形成为由所述调制信号中的两个频率值确定的参考电压。

更进一步地，本发明的解调电路还可以包括一个频率调节电路，用于与所述压控振荡器连接以通过改变所述压控振荡器的电容值来改变所述压控振荡器的中心频率。所述频率调节电路由2个多路开关及一组电容构成；每个多路开关包括4个开关，所述一组电容包括4个电容值不同的电容，所述开关的导通或切断通过所述单片机进行控制。

更进一步地，本发明的车载的通信模块还可以包括数控模拟开关模块，用于实现信号发送模式和信号接收模式之间的切换。所述数控模拟开关模块包括2个双向模拟开关，所述双向模拟开关中的每一个均具有输入端、输出端和控制端，所述双向模拟开关的所述控制端与所述单片机连接以接收所述单片机的控制信号来控制所述模拟开关的导通或者关闭，所述双向模拟开关之一的输入端连接所述调制电路且输出端连接所述收发天线，从而构成通信信号发送通道；所述双向模拟开关中的另一个的输入端连接所述收发天线且输出端连接所述解调电路，从而构成通信信号接收通道。

更进一步地，本发明的通讯定位天线还可以包括设置于地面控制室中的公共参考时钟模块。所述公共参考时钟模块包括公共参考时钟源及若干个可调延时芯片，所述公共参考时钟源的输出信号通过所述可调延时芯片之一发送给所述地面部分的通信模块以提供参考时钟信号。

进一步地，本发明的通讯定位天线还可以包括容纳用于定位信号发生模块LSG和通信模块LCG等电子部件的控制盒。控制盒可以包括具有顶面和四个侧壁的上壳体、设于上壳体上的缓冲构件、与上壳体配合的下壳体、以及设于下壳体上的弹性构件。缓冲构件通过过盈配合与上壳体的侧壁的下端固定连接，且位于上、下壳体之间以用于与弹性构件相抵接。

优选地，所述上壳体的侧壁下端可以设有相比更薄的突出部。缓冲构件具有四个相连侧壁以形成中空边框形状，且其侧壁具有通过连接部连接的外部及内部，其中外部与内部之间具有开口以与所述突出部形成过盈配合。从开口沿缓冲构件顶面向内延伸形成有突起，其在开口与上壳体的突出部形成过盈配合时与下壳体形成接触以将缓冲构件固定。缓冲构件还沿外部向下延伸形有突出部以用于与弹性构件相抵触。下壳体可以包括底面和四个侧壁，每个侧壁上均具有用于以卡扣方式将弹性构件固定容纳于其中的凹槽形结合部。弹性构件可以包括具有第一端和第二端的平面部，其中从第一端弯曲延伸有三个弹片，并且从所述弹片进一步弯折延伸形成抵触部，所述抵触部与所述弹片之间形成一定角度。从第二端处向外弯折延伸形成有延伸部，其弯折方向与弹片相反，通过延伸部插入下壳体的凹槽形结合部的相应插孔中以将弹性构件固定在下壳体上。在闭合所述控制盒时，弹性构件的抵触部与上壳体缓冲构件的突出部发生抵触，从而形成紧密密封。优选地，形成所述弹性构件的材料的弹性可以大于形成所述缓冲构件的材料的弹性。

附图说明

图1是根据本发明的通讯定位天线的框架结构图。

图2是根据本发明的感应环线及收发天线的示意图。

图3是根据本发明的定位信号发生模块LSG和定位模块LCP的框架结构图。

图4是根据本发明的定位信号发生模块LSG的信号发生电路的电路原理图。

图5是根据本发明的定位信号发生模块LSG的信号放大电路的电路原理图。

图6示意性示出了根据本发明的解调电路的原理图。

图7是根据本发明的频率调节电路原理图。

图8是根据本发明的数控模拟开关模块原理图。

图9示意性示出了根据本发明的电源电路原理图。

图10示意性示出了根据本发明的控制盒。

图11示意性示出了根据本发明的控制盒的下壳体上的凹槽形结合部。

具体实施方式

如图1所示，通讯定位天线一般由沿轨道铺设的地面部分和车载部分构成。地面部分主要包括感应环线以及定位信号发生模块LSG和通信模块LCG，其由一电源电路提供电功率。车载部分主要包括收发天线以及定位模块LCP和通信模块LCG。其中，定位信号发生模块LSG的工作频率可以例如为50kHz，通信模块LCG的工作频率可以例如为110kHz。

如图2所示，感应环线一般采用交叉形状的感应环线结构，收发天线可以采用具备接发数据功能的单一天线结构，该天线可以由位于同一平面内且同名端串联的两个相同线圈A和B构成，其中线圈A正对于感应环线以接收感应信号，线圈B位于线圈A一侧以用于消除共模干扰。

如图3所示，定位信号发生模块LSG可以包括信号发生电路212和信号放大电路213；定位模块LCP可以包括选频放大电路321、比例放大电路322、滤波电路323、检波电路324、采样电路325及查询表326。

图4示意性示出了根据本发明的定位信号发生模块LSG的信号发生电路212。信号发生电路212主要包括RC振荡网络、运算放大电路和输出电压漂移抑制电路，用于稳定输出具有预定频率的正弦波信号。如图所示，RC振荡网络由电阻R12和电容C7并联构成，用于抑制除预定频率（f=1/2πRC）之外其他频率的信号通过；两个二极管D5、D6反相并联后与电阻R16串联，电阻R16与二极管D5、D6形成的电路分别与电阻R15和电阻R17并联构成输出电压漂移抑制电路，用于抑制运算放大器输出信号电压的过度漂移，防止输出信号波形失真。具体而言，电阻R12和电容C7的并联电路的一端连接运算放大器U1的同相输入端，且经由电阻R11和电容C6连接电源电路的正电压输出端；并联电路的另一端经限流电阻R13连接运算放大器U1的反相输入端。输出电压漂移抑制电路的一端经电阻R14连接至运算放大器U1的反相输入端，另一端则连接运算放大器U1的输出端。运算放大器U1的输出端将输出预定频率且幅值稳定的正弦波信号。

图5示意性示出了根据本发明的信号放大电路213。信号放大电路213中同时采用晶体管T3、T4与运算放大器U2，借助两者的结合作用，能够以较少的部件获得较大的放大范围，降低信号放大电路213的复杂性，同时保证其适用范围。此外，还采用了对称设置晶体管的方式来缓解晶体管放大电路可能存在的波形失真问题。如图5所示，P型晶体管T3的收集极连接电源电路的正电压输出端，并经由电阻R18连接其基极；信号发生电路212输出的高频交变信号经由二极管D7和电阻R19连接至晶体管T3的基极；晶体管T3的发射极连接至运算放大器U2的同相输入端。N型晶体管T4的发射极连接运算放大器U2的同相输入端；信号发生电路212输出的高频交变信号（正弦波信号）经由二极管D8连接至晶体管T4的基极；N型晶体管T4的收集极连接电源电路的负电压输出端，并经由电阻R20连接其基极。运算放大器U2的同相输入端还经由电容C9和电阻R21的并联电路连接GND。运算放大器U2的反相输入端还经电阻R22连接GND。运算放大器U2的输出端连接感应环线以提供放大的高频交变信号（正弦波信号），同时还经由电容C11和电阻R23的并联电路与GND连接。

在本发明的定位模块LCP中，选频放大电路321可以放大需要的特定频率（例如50kHz）的信号，同时抑制不需要的信号或者外部干扰，因此，可以设置该选频放大电路321来消除收发天线所接收到的微弱信号中的干扰成分，同时放大所需要的定位信号。在本发明中，选频放大电路321可以由隔离变压器及其与之次级端连接的Hartley晶体管振荡器构成。然后，待检测的定位信号再经过比例放大、滤波、检波、采样等一系列信号处理后，获得采样信号与查询表进行对比，从而获得所需要的位置信息。

在通讯定位天线中，通信模块LCG主要包括调制电路、解调电路等。调制电路可以主要包括单片机、参考时钟源、数控振荡器、相位调制器、查询表模块、数模转换器及放大电路。参考时钟源用于为调节电路中的其他部件（例如数控振荡器）提供参考时钟信号。数控振荡器主要包括一个相位累加器，单片机向数控振荡器输出控制信号以控制相位累加器的输入值（即相位步长）。相位调制器与数控振荡器连接，用于对数控振荡器的输出进行相位调制。相位调制器输出至查询表模块，在查询表模块中，数字相位信息被用作查询表的查询地址，因此通过查询表模块可以将数字相位信息转换成幅度信息（即实现数字相位信息到幅度信息的映射），从而获得相应的正弦波波形的幅值离散值。从查询表模块中获取的幅值离散值被输入至数模转换器，经数模转换后得到相应的模拟正弦信号，从而完成信号的调制过程。由于数模转换器输出的模拟信号为电流信号，因此，还可以设置一个放大电路，用于将电流模拟信号转换为电压模拟信号，同时对信号进行放大，以满足感应环线通信所需要的强度值。优选地，该放大电路可以具有可调的增益特性。具体而言，该放大电路可以包括一个运算放大器，数模转换器经一个隔直电容将电流模拟信号输入至运算放大器的同相输入端；运算放大器的反相输入端经由一个可调电阻与直流电源连接，通过调节可调电阻的阻值改变放大电路的增益值，从而实现放大增益的可调。

图6示意性示出了根据本发明的解调电路的原理图。如图6所示，本发明的解调电路可以主要包括限压模块、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、放大电路、箝位电路及施密特触发器。由于从收发天线处输入调制信号时会引入干扰成分，因此在本发明的解调电路中，首先让调制信号经隔直电容输入限压模块以进行预处理，限压模块通过预设允许通过的信号电压幅值范围来消除干扰成分，其中所述可允许通过的电压范围可以根据通信要求及通信系统工作环境中电磁噪声情况而确定。在本发明中，限压模块可以借助二极管和三极管来实现，使得在提供电压限制作用的同时，还可以借助三极管的放大特性提供信号放大功能。在解调电路中，鉴相器、环路滤波器和压控振荡器构成一个锁相环结构以提供锁相作用。此外，鉴相器还可以对输入的两个信号进行相位比较，并基于两者的相位差输出相应的相差电压。环路滤波器可以由电阻和电容构成，滤除从鉴相器输出的相差电压中的高频及噪声成分。经滤波处理后，相差电压被放大电路进一步放大，且随后被分为两路信号，其中一路信号直接被输入至施密特触发器，而另一路信号则经由箝位电路处理后被输入至施密特触发器。当锁相环结构处于锁定状态时，所述另一路相差电压信号经箝位电路处理后形成为一个稳定的参考电压，且该参考电压值是由2FSK调制信号中的两个频率值确定。经箝位电路形成的稳定参考电压在施密特触发器的一个输入端处，作为触发器的基准电压使用。在施密特触发器中，上述从放大电路直接输入至施密特触发器另一输入端的相差电压与经箝位电路形成的参考电压进行比较，根据相差电压的大小从施密特触发器输出高电平或者低电平，进而实现对2FSK调制信号的解调。

进一步地，本发明的解调电路还可以包括一个频率调节电路，该频率调节电路与压控振荡器的振荡器电路相连接，通过改变振荡器电路的电容值来改变压控振荡器的中心频率，从而使得本发明的解调电路可以适用于多种不同的通信频率。如图7所示，本发明的频率调节电路可以主要由2个多路开关及一组电容构成，且由单片机控制。在本实施例中，每个多路开关可以包括4个开关，相应地电容组可以包括4个电容值不同的电容，显然，多路开关中的开关数量及可选电容值可以根据需要进行选择，以适应不同的调频需求。在使用中，根据系统采用的通信频率，单片机向频率调节电路发送控制指令以使相应的开关导通，将相应的电容切换接入压控振荡器的振荡电路中以改变其中心频率，从而与所采用的通信频率形成匹配。

由于收发天线采用单一收发天线的结构，即，信号的发送和接收都将借助同一个天线单元完成，因此，本发明的车载的通信模块LCG中还可以设置一个数控模拟开关模块，用于实现信号发送模式和信号接收模式之间的切换。如图8所示，数控模拟开关模块可以包括2个双向模拟开关，每个双向模拟开关均可以具有输入端、输出端和控制端。各个双向模拟开关的控制端均与单片机连接，用于接收单片机发出的控制信号，从而控制模拟开关的导通或者关闭。双向模拟开关中的一个的输入端连接调制电路且输出端连接收发天线，从而构成通信信号发送通道；双向模拟开关中的另一个的输入端连接收发天线且输出端连接解调电路，从而构成通信信号接收通道。

图9示出了根据本发明的用于定位信号发生模块LSG和通信模块LCG的电源电路的原理图。如图9所示，该电源电路主要包括变压器TL，直流备用电源battery，全波整流电路D1~D4、晶体管T1-T2、以及max和ICL系列芯片。变压器TL的初级线圈连接220V市电，次级线圈的两端分别连接由二极管D1~D4构成的全波整流电路的两个输入端。全波整流电路的正向输出端连接max666芯片的输入端口Vin，并且分别经电容C2连接GND、经电容C1连接max666芯片的LB1端口。晶体管T1的发射极经电阻R1连接全波整流电路的正向输出端，基极经电阻R3与GND连接且经电阻R4和R5连接max666芯片的输入端口Vin，收集极经电阻R2连接GND。晶体管T2的发射极连接全波整流电路的正向输出端，基极经电阻R6与max666芯片的LBO端口连接，收集极经电阻R10连接GND。max666芯片的SHDN端口经电阻R10连接GND。max666芯片的Vout端口经电阻R7、R8和R9连接GND，电源电路的正电压输出端连接于电阻R7和R8之间，输出+5V的直流电压，正电压输出端同时还经电容C3与GND连接。max666芯片的Vset端口连接于电阻R8和R9之间。ICL7660型芯片的Vin端口连接电源电路的正电压输出端，Vout端口输出-5V的直流电压，构成电源电路的负电压输出端。电源电路的负电压输出端还经电容C5与GND连接，芯片ICL的CAP+端口和CAP-端口经电容C4连接。此外，max666芯片的Vin端口还经开关与直流电源battery连接，开关在市电断电情形被检测到时闭合，以便由直流电源battery供电。优选地，直流电源battery可以采用太阳能蓄电池。在本发明的电源电路中，晶体管T1、T2的设置及芯片模块的选择特别有利于市电和备用直流电源共同一个电源电路的结构，使得在使用任何一种功率源的情况下，电源电路均能够提供高稳定性、低纹波的功率信号，且该电源电路具有微功耗和高转换效率的特点，能显著提高运用备用电源时系统工作时间。

更进一步地，在实际应用中，电车行进路线通常较长，由于功率限制，单个通信模块和/或定位信号发生模块往往只能支持有限距离上的通信需求，因此通常需要在轨道上设置多个通信模块和/或定位信号发生模块以满足全线通信。各个模块都需要基于公共的参考时钟信号工作，在现有技术中，在每个模块中均单独设有参考时钟源。在路线较长的情况下，需要沿轨道分布设置数量非常大且输出参数相同的参考时钟源，这会造成制造及后续维护成本较高。为此，本发明的通讯定位天线中还可以设置公共参考时钟模块，该时钟模块可以包括公共参考时钟源及若干个可调延时芯片。该公共参考时钟模块可以设置在例如中央控制室中，在使用中，公共参考时钟源的输出信号通过各个可调延时芯片分别被发送给沿轨道分布设置的各个模块以提供参考时钟信号。借助本发明的公共参考时钟模块，可以有效地保证多个模块的参考时钟信号的一致性，同时使得对于各处参考时钟信号的调整及维护变得更为容易。

图10和11示意性示出了根据本发明的用于容纳电子部件的控制盒。由于控制盒是沿着轨道安装在地面上的，其上可能会被铺盖草地或沥青等，且电车行驶经过时会产生较大振动，因此对该控制盒的密封和防振效果有着较为严格的要求。

如图所示，控制盒可以包括上壳体、设于上壳体上的缓冲构件、与上壳体配合的下壳体、以及设于下壳体上的弹性构件，其中缓冲构件位于上壳体与下壳体之间，用于与弹性构件相抵接。

上壳体具有顶面和四个侧壁111，各个侧壁111的下端设有突出部112，用于与缓冲构件形成过盈配合连接。该突出部112的厚度小于侧壁的厚度。缓冲构件具有四个相连侧壁以形成中空边框形状。缓冲构件的侧壁具有通过连接部122连接的外部121及内部123。外部121与内部123之间具有与突出部112形成过盈配合连接的开口124。从开口124沿缓冲构件的顶面向内延伸形成有突起125，当开口124与上壳体的突出部112形成过盈配合时，突起125与下壳体形成接触以使缓冲构件固定。缓冲构件还沿外部121向下延伸形有突出部126以用于与弹性构件相抵触。

下壳体包括底面和四个侧壁。每个侧壁上均具有用于容纳弹性构件的凹槽形结合部，该弹性构件可以以卡扣的方式固定容纳于凹槽形结合部中。

弹性构件具有平面部131，平面部131具有第一端和第二端。从第一端弯曲延伸有三个弹片132，从该弹片132进一步弯折延伸形成抵触部133，该抵触部133与该弹片132之间形成一角度以使该抵触部133相对于平面部131倾斜。从与第一端相对的第二端处向外弯折延伸形成延伸部，其弯折方向与弹片的弯折方向相反，通过该延伸部插入卡扣在下壳体的凹槽形结合部中的相应插孔中以将弹性构件固定在下壳体上。该弹性构件的弹性要大于缓冲构件的弹性。在闭合控制盒体时，弹性构件的抵触部133与上壳体的缓冲构件的突出部126发生抵触，从而形成紧密密封，同时能够在水平和竖直方向上提供较好的缓冲作用。

此外，还可以在上壳体和下壳体上对应地形成多个贯穿螺孔，用以通过螺栓连接将上下壳体固定在一起。

基于上述设计，本发明的通讯定位天线具有相比现有技术更为简单的结构，同时具有较高的系统稳定性、成码率及环境适应性。此外，本发明的通讯定位天线还具有更灵活的适应性，适于模块化使用，更适应于工业上的大规模应用。

上述实施例仅是以举例的方式说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，其仍然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分特征进行等同替换，而这些修改或者等同替换，并不使得相应技术方案的本质脱离本发明实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种通讯定位天线，其由沿轨道铺设的地面部分和车载部分构成，所述地面部分包括感应环线、定位信号发生模块LSG、通信模块LCG及电源电路，所述车载部分包括收发天线、定位模块LCP和通信模块LCG，其特征在于，

所述感应环线为交叉形状；

所述收发天线的数量为1，且由位于同一平面内且同名端串联的两个相同线圈A和B构成，所述线圈A与所述感应环线相对以接收感应信号，所述线圈B位于所述线圈A一侧以用于消除共模干扰；

所述定位信号发生模块LSG包括信号发生电路（212）和信号放大电路（213）；所述定位模块LCP包括选频放大电路（321）、比例放大电路（322）、滤波电路（323）、检波电路（324）、采样电路（325）及查询表（326）；

所述通信模块LCG包括2FSK调制电路和2FSK解调电路；其中，所述调制电路包括单片机、参考时钟源、数控振荡器、相位调制器、查询表模块、数模转换器及放大电路；所述参考时钟源用于为所述数控振荡器提供参考时钟信号；所述数控振荡器包括相位累加器，所述单片机向所述数控振荡器输出控制信号以控制所述相位累加器的相位步长；所述相位调制器对数控振荡器的输出进行相位调制，并输出至所述查询表模块，通过所述查询表模块将相位信息转换成幅度信息，从而获得正弦波波形的幅值离散值；数模转换器将所述正弦波波形的幅值离散值转换输出模拟正弦电流信号；所述放大电路包括运算放大器，其用于将模数转换器输出的电流模拟信号转换为电压模拟信号并进行信号放大；所述数模转换器经隔直电容将电流模拟信号输入至所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的反相输入端经由可调电阻与所述电源电路连接，通过调节所述可调电阻的阻值改变所述放大电路的增益值，从而实现放大增益的可调；

所述选频放大电路（321）由隔离变压器及其与之次级端连接的Hartley晶体管振荡器构成；

所述定位信号发生模块LSG和所述通信模块LCG工作在不同的频率上。

2.如权利要求1所述的通讯定位天线，其特征在于，所述电源电路用于为所述定位信号发生模块LSG和所述通信模块LCG提供功率信号，且包括变压器TL、直流电源battery、二极管D1~D4、晶体管T1-T2以及max666和ICL型电压转换芯片；其中，所述变压器TL的初级线圈连接220V市电，所述变压器TL的次级线圈的两端分别连接由所述二极管D1~D4构成的全波整流电路的两个输入端；所述全波整流电路的正向输出端连接所述max666芯片的输入端口Vin，并且分别经电容C2连接GND、经电容C1连接所述max666芯片的LB1端口；所述晶体管T1的发射极经电阻R1连接所述全波整流电路的正向输出端，基极经电阻R3与GND连接且经电阻R4和R5连接所述max666芯片的输入端口Vin，收集极经电阻R2连接GND；所述晶体管T2的发射极连接所述全波整流电路的正向输出端，基极经电阻R6与所述max666芯片的LBO端口连接，收集极经电阻R10连接GND；所述max666芯片的SHDN端口经电阻R10连接GND；所述max666芯片的Vout端口经电阻R7、R8和R9连接GND；所述电源电路的正电压输出端连接于所述电阻R7和R8之间，输出+5V的直流电压，所述正电压输出端同时还经电容C3与GND连接；所述max666芯片的Vset端口连接于所述电阻R8和R9之间；ICL型芯片的Vin端口连接所述电源电路的正电压输出端，Vout端口输出-5V的直流电压，构成所述电源电路的负电压输出端；所述电源电路的负电压输出端还经电容C5与GND连接，所述ICL型芯片的CAP+端口和CAP-端口经电容C4连接；

所述max666芯片的Vin端口还经开关与所述直流电源battery连接，所述开关在市电断电情形被检测到时闭合以由直流电源battery供电。

3.如权利要求2所述的通讯定位天线，其特征在于，所述信号发生电路（212）包括RC振荡网络、运算放大器U1和输出电压漂移抑制电路；所述RC振荡网络由电阻R12和电容C7并联构成；两个二极管D5、D6反相并联后与电阻R16串联，电阻R16与二极管D5、D6形成的电路分别与电阻R15和电阻R17并联构成所述输出电压漂移抑制电路；其中，所述电阻R12和所述电容C7的并联电路的一端连接所述运算放大器U1的同相输入端，且经由电阻R11和电容C6连接所述电源电路的正电压输出端；所述电阻R12和所述电容C7的并联电路的另一端经限流电阻R13连接所述运算放大器U1的反相输入端；所述输出电压漂移抑制电路的一端经电阻R14连接至所述运算放大器U1的反相输入端，另一端则连接所述运算放大器U1的输出端；

所述信号放大电路（213）包括P型晶体管T3、N型晶体管T4和运算放大器U2；所述P型晶体管T3的收集极连接所述电源电路的正电压输出端，并经由电阻R18连接其基极；所述信号发生电路（212）输出的高频交变信号经由二极管D7和电阻R19连接至所述晶体管T3的基极；所述晶体管T3的发射极连接至所述运算放大器U2的同相输入端；所述N型晶体管T4的发射极连接所述运算放大器U2的同相输入端；所述信号发生电路（212）输出的高频交变信号经由二极管D8连接至所述晶体管T4的基极；所述N型晶体管T4的收集极连接所述电源电路的负电压输出端，并经由电阻R20连接其基极；所述运算放大器U2的同相输入端还经由电容C9和电阻R21的并联电路连接GND；所述运算放大器U2的反相输入端还经由电阻R22连接GND；所述运算放大器U2的输出端连接所述感应环线以提供放大的高频交变信号，同时还经由电容C11和电阻R23的并联电路与GND连接。

4.如权利要求2所述的通讯定位天线，其特征在于，所述解调电路包括限压模块、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器、放大电路、箝位电路及施密特触发器；所述限压模块包括二极管和三极管，所述收发天线接收的调制信号经隔直电容输入所述限压模块，从而输出电压幅值在所述限压模块允许通过范围内的信号；所述鉴相器、所述环路滤波器和所述压控振荡器构成锁相环结构；所述鉴相器还对输入的两个信号进行相位比较，并基于两者的相位差输出相应的相差电压；所述环路滤波器由电阻和电容构成，滤除从所述鉴相器输出的相差电压中的高频及噪声成分；所述相差电压经滤波处理后被所述放大电路进行放大，并分为两路信号，其中一路信号直接被输入至所述施密特触发器，而另一路信号则经由所述箝位电路处理后被输入至所述施密特触发器；其中，当所述锁相环结构处于锁定状态时，所述另一路相差电压信号经所述箝位电路处理后形成为由所述调制信号中的两个频率值确定的参考电压。

5.如权利要求4所述的通讯定位天线，其特征在于，所述解调电路进一步包括频率调节电路，用于与所述压控振荡器连接以通过改变所述压控振荡器的电容值来改变所述压控振荡器的中心频率，所述频率调节电路由2个多路开关及一组电容构成；每个多路开关包括4个开关，所述一组电容包括4个电容值不同的电容，所述开关的导通或切断通过所述单片机进行控制。

6.如权利要求5所述的通讯定位天线，其特征在于，所述车载的通信模块进一步包括数控模拟开关模块，用于实现信号发送模式和信号接收模式之间的切换；所述数控模拟开关模块包括2个双向模拟开关，所述双向模拟开关中的每一个均具有输入端、输出端和控制端，所述双向模拟开关的所述控制端与所述单片机连接以接收所述单片机的控制信号来控制所述模拟开关的导通或者关闭，所述双向模拟开关之一的输入端连接所述调制电路且输出端连接所述收发天线，从而构成通信信号发送通道；所述双向模拟开关中的另一个的输入端连接所述收发天线且输出端连接所述解调电路，从而构成通信信号接收通道。

7.如权利要求6所述的通讯定位天线，其特征在于，进一步包括设置于地面控制室中的公共参考时钟模块，所述公共参考时钟模块包括公共参考时钟源及若干个可调延时芯片，所述公共参考时钟源的输出信号通过所述可调延时芯片之一发送给所述地面部分的通信模块以提供参考时钟信号。

8.如权利要求1-7中任一项所述的通讯定位天线，其还包括用于容纳所述地面部分的所述定位信号发生模块LSG和所述通信模块LCG的控制盒；所述控制盒包括具有顶面和四个侧壁（111）的上壳体、设于上壳体上的缓冲构件、与上壳体配合的下壳体、以及设于下壳体上的弹性构件，其中，所述缓冲构件通过过盈配合与上壳体的侧壁（111）的下端固定连接，且位于所述上壳体与所述下壳体之间以用于与所述弹性构件相抵接。

9.如权利要求8所述的通讯定位天线，其中，所述上壳体的所述侧壁（111）的下端设有突出部（112），其厚度小于所述侧壁（111）的厚度；所述缓冲构件具有四个相连侧壁以形成中空边框形状，所述缓冲构件的所述侧壁具有通过连接部（122）连接的外部（121）及内部（123），所述外部（121）与所述内部（123）之间具有与所述突出部（112）形成过盈配合连接的开口（124）；从所述开口（124）沿所述缓冲构件的顶面向内延伸形成有突起（125），当所述开口（124）与所述上壳体的所述突出部（112）形成过盈配合时，所述缓冲构件的所述突起（125）与所述下壳体形成接触以将缓冲构件固定；所述缓冲构件还沿所述外部（121）向下延伸形有突出部（126）以用于与弹性构件相抵触；

所述下壳体包括底面和四个侧壁，每个侧壁上均具有用于以卡扣方式将所述弹性构件固定容纳于其中的凹槽形结合部；

所述弹性构件具有平面部（131），所述平面部（131）具有第一端和第二端；

从所述第一端弯曲延伸有三个弹片（132），从所述弹片（132）进一步弯折延伸形成抵触部（133），所述抵触部（133）与所述弹片（132）之间形成角度以使所述抵触部（133）相对于所述平面部（131）倾斜；从与所述第一端相对的所述第二端处向外弯折延伸形成延伸部，所述延伸部的弯折方向与所述弹片的弯折方向相反，通过所述延伸部插入卡扣在所述下壳体的所述凹槽形结合部的相应插孔中以将所述弹性构件固定在所述下壳体上。

10.如权利要求9所述的通讯定位天线，其中形成所述弹性构件的材料的弹性大于形成所述缓冲构件的材料的弹性。