CN105974380A - 一种车载测速雷达天线模块检测电路 - Google Patents

一种车载测速雷达天线模块检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车载测速雷达天线模块检测电路，包括：供电电源检测支路，与供电电源连接，用于检测供电电源的输入状态，并在供电电源输入正常时输出高电平，异常时输出低电平；天线信号检测支路，与天线模块连接，接收天线模块的两路同频、相位差为90度的正弦信号，并基于这两个正弦信号输出两个同频的方波，其中，当任一正弦信号消失时，基于其输出的方波为高电平；门逻辑输出支路，分别与供电电源检测支路和天线信号检测支路连接，并基于与非逻辑，根据供电电源检测支路的输出和两个方波输出诊断信号。与现有技术相比，本发明雷达测速系统中增加天线模块的检测电路可以对天线模块输出信号的有效性进行实时检测。

Description

一种车载测速雷达天线模块检测电路
技术领域
本发明涉及铁路通信领域，尤其是涉及一种车载测速雷达天线模块检测电路。
背景技术
天线模块是车载测速雷达系统的核心模块，后续处理单元(主控板)根据天线模块提供的两个同频、相位差为90度的正弦信号(IF1、IF2)计算实时的速度信息，现有设计无天线模块的检测电路，当天线模块输出信号无效时导致系统输出误差较大，从而影响行车安全。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车载测速雷达天线模块检测电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车载测速雷达天线模块检测电路，包括：
供电电源检测支路，与供电电源连接，用于检测供电电源的输入状态，并在供电电源输入正常时输出高电平，异常时输出低电平；
天线信号检测支路，与天线模块连接，接收天线模块的两路同频、相位差为90度的正弦信号，并基于这两个正弦信号输出两个同频的方波，其中，当任一正弦信号消失时，基于其输出的方波为高电平；
门逻辑输出支路，分别与供电电源检测支路和天线信号检测支路连接，并基于与非逻辑，根据供电电源检测支路的输出和所述两个方波输出诊断信号。
所述天线信号检测支路包括：
第一比较器，其反向输入端与天线模块连接，用于接收第一正弦信号，其正向输出端与第一基准电平连接，输出端与门逻辑输出支路连接，其中，所述第一基准电平大于第一正弦信号的平均值；
第二比较器，其反向输入端与天线模块连接，用于接收第二正弦信号，其正向输出端与第二基准电平连接，输出端与门逻辑输出支路连接，其中，所述第二基准电平大于第二正弦信号的平均值。
所述第一基准电平和第二基准电平一致，且所述第一正弦信号和第二正弦信号中含有不同幅值的直流分量。
所述天线信号检测支路还包括用于输出第一基准电平和第二基准电平的第一分压电路，该第一分压电路的分压输出端分别与第一比较器和第二比较器的正向输入端连接。
所述第一分压电路包括相互连接的第一分压电阻和第二分压电阻，且第一分压电阻的阻值为第二分压电阻的10倍以上。
所述第一分压电阻的阻值为第二分压电阻的100倍。
所述第一基准电平和第二基准电平均分别小于第一正弦信号和第二正弦信号的峰值。
所述供电电源检测支路包括第二分压电路和三极管，所述第二分压电路的两端分别与供电电源连接，分压输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的的集电极门逻辑输出支路连接，发射极与供电电源连接。
所述第二分压电路包括相互连接的第三分压电阻和稳压管，所述第三分压电阻与供电电源的正电源连接，所述稳压管的阳极与供电电源的负电源连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)雷达测速系统中增加天线模块的检测电路可以对天线模块输出信号的有效性进行实时检测，当信号无效时，提示当前计算的速度信息无效，从而避免雷达测速系统采信无效速度信息导致较大误差。
2)电路结构清晰，原理明确，实时性高，输出诊断信号电平与数据处理单元兼容。
3)经过特殊设计的诊断信号逻辑，可以实现对供电电源以及两路天线模块进行诊断。
4)第一分压电阻的阻值为第二分压电阻的100倍，可以确保分压的稳定性。
5)在两个正弦信号中加入了直流分量，可以使得到的两个方波具有不同的脉宽，从而在后续的诊断过程中，仅观察诊断信号的波形就可以知道是哪一路的天线模块故障。
6)三极管的基极信号通过分压电路输入，从而针对不同的三极管和电源，都通过调节该分压电路的元件参数，都可以得到符合要求的基极信号。
7)稳压管可以实现当供电电源正常时分压输出的稳定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例的具体电路图；
图3为输出信号检测电路输出信号波形示意图；
图4为诊断信号波形示意图。
其中：1、天线信号检测支路。2、供电电源检测支路，3、门逻辑输出支路，IF1、第一正弦信号，IF2、第二正弦信号，103、电源信号，104、诊断信号。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种车载测速雷达天线模块检测电路，如图1所示，包括：
供电电源检测支路2，与供电电源连接，用于检测供电电源的输入状态，并在供电电源输入正常时输出高电平，异常时输出低电平；
天线信号检测支路1，与天线模块连接，接收天线模块的两路同频、相位差为90度的正弦信号，并基于这两个正弦信号输出两个同频的方波，其中，当任一正弦信号消失时，基于其输出的方波为高电平；
门逻辑输出支路3，分别与供电电源检测支路2和天线信号检测支路1连接，并基于与非逻辑，根据供电电源检测支路2的输出和两个方波输出诊断信号104。
天线信号检测支路1包括：
第一比较器U1B，其反向输入端与天线模块连接，用于接收第一正弦信号IF1，其正向输出端与第一基准电平连接，输出端与门逻辑输出支路3连接，其中，第一基准电平大于第一正弦信号IF1的平均值；
第二比较器U1C，其反向输入端与天线模块连接，用于接收第二正弦信号IF2，其正向输出端与第二基准电平连接，输出端与门逻辑输出支路3连接，其中，第二基准电平大于第二正弦信号IF2的平均值。
第一基准电平和第二基准电平一致，且第一正弦信号IF1和第二正弦信号IF2中含有不同幅值的直流分量。
天线信号检测支路1还包括用于输出第一基准电平和第二基准电平的第一分压电路，该第一分压电路的分压输出端分别与第一比较器U1B和第二比较器U1C的正向输入端连接，第一分压电路包括相互连接的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2，且第一分压电阻R1的阻值为第二分压电阻R2的10倍以上，优选为100倍，第一基准电平和第二基准电平均分别小于第一正弦信号IF1和第二正弦信号IF2的峰值，否则会导致对检测失效。
供电电源检测支路2包括第二分压电路和三极管，第二分压电路的两端分别与供电电源连接，分压输出端与三极管的基极连接，三极管的的集电极门逻辑输出支路3连接，发射极与供电电源连接。
第二分压电路包括相互连接的第三分压电阻R5和稳压管V1，第三分压电阻R5与供电电源的正电源连接，稳压管V1的阳极与供电电源的负电源连接。
更加具体的，如图2所示，门逻辑输出支路3由于采用了与非逻辑，因此可以由N沟道MOS管(Q1，Q2，Q3)及上拉电阻R6组成，诊断信号OK的逻辑公式为其中G1、G2、G3分别为MOS管Q1、Q2、Q3的栅极电位，而供电电源检测支路2部分，还包括基极电阻R4和接地电阻R3。
以下给出本实施例电路的一套具体参数设计，以便更好地解释本申请电路的工作原理，R1为10KΩ，R2,R2阻值为100Ω，R3-R6阻值为10KΩ，供电电源的正电源电压为+5V，负电源电压为-5V，第一正弦信号IF1的直流分量为-0.7V，第二正弦信号IF2的直流分量为-0.4V，因此第一基准电平和第二基准电平为-0.0495V。
正常工作原理分析
1、+5V、-5V电源正常时，稳压管V1(稳压参数为6.8V)将三极管基极电位嵌位在对地1.8V，Q4导通，MOS管Q3的栅极电压接近+5V，满足Q3导通的输入条件。
2、当列车静止时，IF1和IF2为直流电平，其中IF1为-0.7V，IF2为-0.4V，均小于比较器正向输入端电压(-0.0495V)，比较器输出信号(G1、G2)为高电平(约为+5V)，根据逻辑输出电路中OK信号的逻辑关系式得到OK信号为低电平。
3、当列车运行时，IF1和IF2为同频，相位差为90度的正弦信号，所以两个比较器输出信号(G1、G2)是同频，相位差为90度的方波信号，又由于IF1和IF2的直流分量不同，所以两个比较器输出方波信号(G1，G2)的脉宽不同(如图3所示)，正常工作时OK信号的波形具体如图4正常OK信号所示。
故障情况原理分析
1、天线模块故障
a.一路信号故障
只有一路IF信号正常时，另外一路为高电平，OK信号的波形为G1或者G2的反相波形(具体如图4故障OK信号所示)。
b.两路信号同时故障
两路IF信号同时故障时，G1和G2都为高电平，OK信号输出零电平。
2、供电电源故障
a.无+5V电压时，Q4无法导通，Q3截止，OK输出高电平。
b.无-5V电压时，Q4截止，Q3基极电压为0，Q3截止，OK输出高电平。

Claims (9)

1.一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，包括：
供电电源检测支路，与供电电源连接，用于检测供电电源的输入状态，并在供电电源输入正常时输出高电平，异常时输出低电平；
天线信号检测支路，与天线模块连接，接收天线模块的两路同频、相位差为90度的正弦信号，并基于这两个正弦信号输出两个同频的方波，其中，当任一正弦信号消失时，基于其输出的方波为高电平；
门逻辑输出支路，分别与供电电源检测支路和天线信号检测支路连接，并基于与非逻辑，根据供电电源检测支路的输出和所述两个方波输出诊断信号。
2.根据权利要求1所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，所述天线信号检测支路包括：
第一比较器，其反向输入端与天线模块连接，用于接收第一正弦信号，其正向输出端与第一基准电平连接，输出端与门逻辑输出支路连接，其中，所述第一基准电平大于第一正弦信号的平均值；
第二比较器，其反向输入端与天线模块连接，用于接收第二正弦信号，其正向输出端与第二基准电平连接，输出端与门逻辑输出支路连接，其中，所述第二基准电平大于第二正弦信号的平均值。
3.根据权利要求2所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，所述第一基准电平和第二基准电平一致，且所述第一正弦信号和第二正弦信号中含有不同幅值的直流分量。
4.根据权利要求3所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，所述天线信号检测支路还包括用于输出第一基准电平和第二基准电平的第一分压电路，该第一分压电路的分压输出端分别与第一比较器和第二比较器的正向输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，所述第一分压电路包括相互连接的第一分压电阻和第二分压电阻，且第一分压电阻的阻值为第二分压电阻的10倍以上。
6.根据权利要求5所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于， 所述第一分压电阻的阻值为第二分压电阻的100倍。
7.根据权利要求3所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，所述第一基准电平和第二基准电平均分别小于第一正弦信号和第二正弦信号的峰值。
8.根据权利要求1-7中任一所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，所述供电电源检测支路包括第二分压电路和三极管，所述第二分压电路的两端分别与供电电源连接，分压输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的的集电极门逻辑输出支路连接，发射极与供电电源连接。
9.根据权利要求8所述的一种车载测速雷达天线模块检测电路，其特征在于，所述第二分压电路包括相互连接的第三分压电阻和稳压管，所述第三分压电阻与供电电源的正电源连接，所述稳压管的阳极与供电电源的负电源连接。
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