CN202111695U - 用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置，包括连接在所述天线及收发隔离模块之间用于耦合信号的耦合模块、用于接收处理电子标签发送的射频信号并输出所述电子标签发送数据的接收通道、产生载波并通过所述收发隔离模块由所述天线发送出去的发射通道、为所述接收通道和所述发射通道提供本地振荡信号和载波信号的频率合成模块以及测量所述耦合模块的状态并产生控制所述收发隔离模块和发射通道参数的状态检测及模块。实施本实用新型的用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置，具有以下有益效果：其工作稳定、不易损坏。

Description

用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置

技术领域

本实用新型涉及铁路设备，更具体地说，涉及一种用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置。

背景技术

    在铁路系统中，目前地对车监测系统得到了越来越广泛的应用。该系统有助于对目前在运行的车辆的位置、状态等进行监测，使得调度部门在计划时对目前的路况更为清楚，极大地提高了调度的准确性和及时性。在该系统中，一个最基本的动作就是沿铁路线设置监测点，读取经过这些监测点的车辆信息，并将这些信息汇总，使得在段内、局内或更大范围内分布的车辆及其状态可以被清楚、明白地指示出来。这就涉及到对设置在车辆上的电子标签的信息的读取。但是，在绝大多数情况下，上述步骤都是采取通用的对电子标签的读取方法及装置来进行的。由于铁路的环境较为恶劣、干扰大等具体情况，现有的与安装在车辆上的电子标签进行通讯的微波装置较为容易出现工作不稳定、易损坏等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述工作不稳定、易损坏的缺陷，提供一种工作稳定、不易损坏的用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置，包括天线和收发隔离模块，还包括连接在所述天线及收发隔离模块之间用于耦合信号的耦合模块、用于接收处理电子标签发送的射频信号并输出所述电子标签发送数据的接收通道、产生载波并通过所述收发隔离模块由所述天线发送出去的发射通道、为所述接收通道和所述发射通道提供本地振荡信号和载波信号的频率合成模块以及测量所述耦合模块的状态并产生控制所述收发隔离模块和发射通道参数的状态检测及模块；所述接收通道输入端与所述收发隔离模块的接收输出端连接；所述发射通道输出端与所述收发隔离模块的发射输入端连接。

在本实用新型所述的微波装置中，所述接收通道包括用于对所述频率合成模块输出的本地振荡信号和由所述收发隔离模块输出的射频信号进行混频的无源混频模块、接收所述无源混频模块输出并对其进行预处理的基带预处理模块和对经过所述基带预处理模块处理的基带信号进行解码而得到所述电子标签发送的数据的基带处理模块；所述无源混频模块、基带预处理模块和基带处理模块依次连接。

在本实用新型所述的微波装置中，还包括依次串接在所述收发隔离模块射频输出端和所述无源混频模块之间的带通滤波器和衰减器。 

在本实用新型所述的微波装置中，所述无源混频模块包括无源混频器和通过使用微带线而得到其接收信号的功分信号的3dB功分信号形成单元，所述3dB功分信号形成单元的输入接收所述收发隔离模块输出的信号，所述3dB功分信号形成单元输出信号到所述无源混频器。

在本实用新型所述的微波装置中，所述无源混频器为双平衡解调的正交零中频无源混频器。

在本实用新型所述的微波装置中，所述基带预处理模块包括用于对其接收到的零中频信号进行低通滤波的低通滤波器和对经过所述低通滤波之后的零中频信号进行放大的基带信号放大器以及将基带信号放大器放大后的零中频信号进行差分变换的差分信号形成模块，所述低通滤波器、基带信号放大器依次以及差分信号形成模块连接。

在本实用新型所述的微波装置中，所述发射通道包括接收所述频率合成模块输出的载波、将其放大并输出到所述收发隔离模块的发射信号输入端的功率放大器。

在本实用新型所述的微波装置中，所述功率放大器还包括两个分别与所述状态检测及控制模块连接的、分别控制所述功率放大器的开关和功率放大器的偏置的控制端。

在本实用新型所述的微波装置中，所述基带处理模块包括用于将来自基带预处理模块的信号进行模数转换的模数转换单元、用于将所述模数转换单元输出的数字信号由差分信号恢复的逻辑单元以及将所述逻辑单元输出的信号进行解码而得到其中数据的DSP单元。 

实施本实用新型的用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置，具有以下有益效果：由于采用无源混频、发射功率控制、耦合模块、耦合状态检测等技术措施，使得该微波装置能够适应铁路的环境，因此其工作稳定、不易损坏。

附图说明

图1是本实用新型用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置实施例中该微波装置的结构示意图；

图2是所述实施例中接收通道的结构示意图；

图3是所述实施例中接收通道对接收到的信号进行幅度调整的结构示意图；

图4是所述实施例中发射通道的结构示意图；

图5是所述实施例中基带模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置实施例中，该微波装置用于唤醒安装在经过监测点的列车车辆上的电子标签，并接收这些电子标签发送来的、表示该电子标签身份及状态的数据。在本实施例中，该微波装置包括收发隔离模块1、发射通道2、接收通道3、频率合成模块4、状态检测及控制模块5以及耦合模块6；其中，上述耦合模块6连接在天线与收发隔离模块1之间，而收发隔离模块1包括发射信号输入端、接收信号输出端以及与上述耦合模块6连接的发射/接收信号端，上述发射信号输入端与发射通道2的输出端连接，上述接收信号输出端与接收通道3的信号输入端连接；频率合成模块3输出载波信号到发射通道2并输出本振信号到接收通道4；状态检测及控制模块5检测耦合模块6的驻波比以得到输出到发射通道2的控制控制信号，同时，上述状态检测及控制模块5还接收来自主控装置（图中未示出）的控制信号，并分别输出控制信号控制上述收发隔离模块1的接收状态和发射状态之间转换、控制上述频率合成模块4的载波或本振信号的产生及输出等等。

在本实施例中，天线及收发隔离模块1之间用于耦合信号的耦合模块6的使用起到了一个保护电路的作用，对与于整个RF通道进行了保护，减小了恶劣环境对于微波装置的冲击，有利于整个微波装置的可靠工作。而上述接收通道3通过耦合模块6和收发隔离模块1接收电子标签发送来的射频信号，对该射频信号进行处理及解码，最后输出该电子标签发送的数据；而发射通道2将接收到的载波信号通过收发隔离模块1、耦合模块6并由天线发送；当然，发射通道2的工作与否及工作的参数是由上述状态检测及控制模块5输出的控制信号决定的。状态检测及控制模块5检测耦合模块6的状态，并依据检测结果生成控制信号，同时，也接收来自控制装置（图中未示出）的控制信号，并将这些自己生成或接收而来的控制信号发送到各自对应的模块（包括收发隔离模块1、发射通道2以及频率合成模块4，分别控制这些模块的工作状态及参数；频率合成模块4则在上述检测与控制模块5输出的控制信号的作用下分别输出符合要求的振荡信号到上述发射通道2以及输出本地振荡信号到上述接收通道3。在本实施例中，上述状态检测及控制模块5对于耦合模块6的检测实际上就是检测耦合模块6中的驻波比，判断其与天线的匹配程度，并依据该数据产生控制发射通道2增益的控制信号，如果结果表示上述耦合模块6与天线的匹配可能存在开路或短路，上述检测与控制模块也可以产生一个告警信号上传到控制装置（图中未示出）中，控制装置使其显示出来，提醒操作人员注意。

在本实施例中，如图2所示，接收通道3包括无源混频模块31、基带预处理模块32以及基带处理模块33；其中，无源混频模块31用于利用频率合成模块4输出的本地振荡信号与由收发隔离模块1输出的射频输入信号进行混频，得到上述射频输入信号的基带信号；基带预处理模块32接收无源混频模块31输出，并对其进行预处理；基带处理模块33对经过基带预处理模块32处理的基带信号进行解码而得到电子标签发送的数据；上述无源混频模块31、基带预处理模块32和基带处理模块33依次连接，将该微波装置接收到的射频信号转换为数据。

在本实施例中，无源混频模块31包括无源混频器和3dB功分信号形成单元（图中未示出），3dB功分信号形成单元通过使用微带线而得到其接收信号的功分信号；3dB功分信号形成单元接收收发隔离模块1输出的射频输入信号，并利用微带线使得该信号转换为3dB功分信号，3dB功分信号形成单元输出的信号连接到无源混频器的输入端，该无源混频器为双平衡解调的正交零中频无源混频器。无源混频器输出的信号经过后续的有源低通滤波电路完成对接收带宽的限制以及邻信道干扰的去除。其带来的好处是大大减少了使用的器件，节省了成本，并且使接收射频信号抗干扰能力更强，接收性能更佳。

在本实施例中，由于收发电路同时、同频工作，收发隔离度很差，发射通道2泄漏到接收通道3的功率很大，足以使前端的LNA（低噪声放大器）饱和或者损坏LNA，所以，在这种情况下，本实施例中并没有使用LNA，节约了成本；同时，虽然泄漏功率和有用回波信号之间的功率相差过大，但有用信号的接收包络可以在泄漏信号上进行二次调制，所以可以利用泄漏信号打通混频器，从而对有用信号进行解调，因此在本实施例中使用无源混频器而非有源混频器，是为了防止泄漏功率使有源混频器饱和或者损坏有源混频器；但是，无源混频器也有其功率适用范围，混频信号功率不宜过大，所以需要在其前端加入衰减器，在不同应用场合下可以调节衰减值；请参见图3，在本实施例中，在来自收发隔离模块1的射频输入信号进入无源混频模块31之前，在其通道上串接BPF（带通滤波器）和衰减器，以达到上述目的。

在本实施例中，基带预处理模块32包括低通滤波器、基带信号放大器以及将基带信号放大器放大后的零中频信号进行差分变换的差分信号形成模块（图中未示出）；其中，该低通滤波器、基带信号放大器和差分信号形成模块依次连接，即串接在信号通路上；低通滤波器用于对其接收到的零中频信号进行低通滤波，也就是对输入基带预处理模块32的信号进行低通滤波，以减少干扰；而基带信号放大器则对经过上述低通滤波之后的零中频信号进行放大，使得其适于后续的基带处理模块33。太小幅度的零中频信号进入基带处理模块33可能会使得其处理时出现错误。而差分信号形成模块将上述放大器输出的信号转换为差分信号。

参见图5，在本实施例中，基带处理模块包括模数转换单元、逻辑单元和DSP单元（分别为图5中的U5、U7和U13）；在本实施例中，模数转换单元U5用于将来自基带预处理模块32的信号进行模数转换；逻辑单元U7用于对模数转换单元提供转化时钟和转化控制，并接收模数转换单元输出的数字信号进行串并转化以便后续DSP单元接收；DSP单元U13用于将逻辑单元输出的信号进行解码而得到其中数据，该数据就是安装在列车车辆上的电子标签发出的、表示其身份或状态的数据；DSP单元将该数据上传到控制装置（图中未示出），控制装置按照事先的设置将该数据存储并上传。对于来自基带预处理模块32的差分基带信号而言，其首先通过模数转换单元U5将其转换为数字信号，之后再通过逻辑单元U7将这些数字信号由差分信号转换为单个信号的形式，之后再将这些信号在DSP单元U13中解码，进而得到电子标签输出的、表示其身份或状态的数据。在本实施例中，图5中还包括了其他的部件或连接关系，这些都是为了上述功能而设置的，例如，设置了FLASH存储器可以用于存储数据，设置多个振荡器保证各单元的正常工作，以及设置多个控制线，接收或输出状态参数或控制指令，这些设置的目的同样是保证各单元正常、稳定地工作。 

本实施例中另一个较为有特色的地方是对于发射通道2的设置。如图4所示，在本实施例中，发射通道2包括接功率放大器21，该功率放大器21接收频率合成模块4输出的载波（当然，频率合成模块4是在控制装置通过状态检测及控制模块5输出的控制信号的控制下产生该载波的），并将其接收到的载波信号放大、输出到收发隔离模块1的发射信号输入端，通过天线发送出去，唤醒经过车辆上安装的电子标签。在本实施例中，功率放大器21还包括两个控制端，这两个控制端分别与状态检测及控制模块5上的两个输出信号连接，这两个控制信号分别控制功率放大器21的开启和关闭以及控制功率放大器的偏置，进而控制该放大器的增益。其中，一个控制端控制功率放大器的开启或关闭，该控制信号是由控制装置（图中未示出）而来；另一个控制端控制该功率放大器21的偏置，该控制信号是状态检测及控制模块5上依据其检测到的耦合模块6上的驻波比参数而得到的。

因此，在本实施例中利用控制数模转换器调整功放的偏置电压控制发射功率、利用状态检测及控制模块5将输出的功率信号通过模数转换器取得并检测，从而形成信号环路。实现了自动增益控制。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。   

Claims (9)

1.一种用于地对车监测系统中与电子标签通讯的微波装置，包括天线和收发隔离模块，其特征在于，还包括连接在所述天线及收发隔离模块之间用于耦合信号的耦合模块、用于接收处理电子标签发送的射频信号并输出所述电子标签发送数据的接收通道、产生载波并通过所述收发隔离模块由所述天线发送出去的发射通道、为所述接收通道和所述发射通道提供本地振荡信号和载波信号的频率合成模块以及测量所述耦合模块的状态并产生控制所述收发隔离模块和发射通道参数的状态检测及模块；所述接收通道输入端与所述收发隔离模块的接收输出端连接；所述发射通道输出端与所述收发隔离模块的发射输入端连接。

2.根据权利要求1所述的微波装置，其特征在于，所述接收通道包括用于对所述频率合成模块输出的本地振荡信号和由所述收发隔离模块输出的射频信号进行混频的无源混频模块、接收所述无源混频模块输出并对其进行预处理的基带预处理模块和对经过所述基带预处理模块处理的基带信号进行解码而得到所述电子标签发送的数据的基带处理模块；所述无源混频模块、基带预处理模块和基带处理模块依次连接。

3.根据权利要求2所述的微波装置，其特征在于，还包括依次串接在所述收发隔离模块射频输出端和所述无源混频模块之间的带通滤波器和衰减器。

4.根据权利要求3所述的微波装置，其特征在于，所述无源混频模块包括无源混频器和通过使用微带线而得到其接收信号的功分信号的3dB功分信号形成单元，所述3dB功分信号形成单元的输入接收所述收发隔离模块输出的信号，所述3dB功分信号形成单元输出信号到所述无源混频器。

5.根据权利要求4所述的微波装置，其特征在于，所述无源混频器为双平衡解调的正交零中频无源混频器。

6.根据权利要求5所述的微波装置，其特征在于，所述基带预处理模块包括用于对其接收到的零中频信号进行低通滤波的低通滤波器和对经过所述低通滤波之后的零中频信号进行放大的基带信号放大器以及将基带信号放大器放大后的零中频信号进行差分变换的差分信号形成模块，所述低通滤波器和基带信号放大器以及差分信号形成模块依次连接。

7.根据权利要求6所述的微波装置，其特征在于，所述发射通道包括接收所述频率合成模块输出的载波、将其放大并输出到所述收发隔离模块的发射信号输入端的功率放大器。

8.根据权利要求7所述的微波装置，其特征在于，所述功率放大器还包括两个分别与所述状态检测及控制模块连接的、分别控制所述功率放大器的开关和功率放大器的偏置的控制端。

9.根据权利要求8所述的微波装置，其特征在于，所述基带处理模块包括用于将来自基带预处理模块的信号进行模数转换的模数转换单元、用于将所述模数转换单元输出的数字信号由差分信号恢复的逻辑单元以及将所述逻辑单元输出的信号进行解码而得到其中数据的DSP单元。

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