CN203982394U - 用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，包括开关单元、设置在所述开关单元上的第一射频端口和第二射频端口以及产生控制信号并输出到所述开关单元、改变所述第一射频端口和第二射频端口之间的连接状态的控制单元；所述第一射频端口为单个的射频端口，其与铁路车号自动识别系统的射频部分连接；所述第二射频端口包括多个单独的、分别与一个天线连接射频端口；所述第二射频端口连接的天线组成天线阵列；所述控制单元输出的控制信号改变所述开关单元中多个射频开关的连接关系使得所述第一射频端口分别与所述第二射频端口之中的一个导通。实施本实用新型的一种用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，具有以下有益效果：切换速度较快，成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及射频识别系统，更具体地说，涉及一种用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置。
背景技术
超高频射频识别（RFID）技术最成功的应用案例之一是铁路车号自动识别系统（简称“车号系统” ），其通过设置在在铁路股道边上的读写器或读写器天线，自动识别并记录通过的列车车辆上安装的电子标签，以判断通过的列车车辆。随着车号系统在铁路领域的快速发展，特别是在一些特殊应用场合（如编组站、动车所、动车基地），由于在这些特殊应用场合中，需要车号系统能够进行多股道管理，因此，现有的基于单股道管理的车号系统就不再适用了。在现有技术中，为了在这些特殊的场合使用车号系统，通常采用的技术方案包括分布式远端读写模块控制、多地面读出设备（AEI）集中控制等。但是，现有技术中的“分布式远端读写模块控制”、“多地面读出设备（AEI）集中控制”等技术方案，虽然其实现了管理多个股道的车号系统，但其在产品成本以及现场布局、布线成本方面都有很大的提高，即其成本较高、实现复杂；同时，由于需要最上层的集中服务器进行总体切换，因此其在各股道之间的切换不灵活，导致处理时间较长、处理速度较慢。
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成本高、切换时间长等缺陷，提供一种成本低、切换时间较快的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，包括开关单元、设置在所述开关单元上的第一射频端口和第二射频端口以及产生控制信号并输出到所述开关单元、改变所述第一射频端口和第二射频端口之间的连接状态的控制单元；所述第一射频端口为单个的射频端口，其与铁路车号自动识别系统的射频部分连接；所述第二射频端口包括多个单独的、分别与一个天线连接射频端口；所述第二射频端口连接的天线组成天线阵列；所述控制单元输出的控制信号改变所述开关单元中多个射频开关的连接关系使得所述第一射频端口分别与所述第二射频端口之中的一个导通。
更进一步地，所述开关单元包括多级串联的射频开关，每级包括至少一个射频开关；所述控制单元输出多个控制信号到所述开关单元，所述每级的射频开关由不同的控制信号控制。
更进一步地，所述控制信号是电平控制信号。
更进一步地，所述射频开关包括一个第一射频端、两个第二射频端以及一个控制端，所述第一射频端按照所述控制端上不同电平的控制信号分别与所述两个第二射频端中的一个连接。
更进一步地，所述射频开关的输入端与所述铁路车号识别系统的射频部分连接或与前一级射频开关中的一个第二射频端连接；所述射频开关的第二射频端分别与后一级的射频开关的第一射频端连接或分别与不同的天线连接。
更进一步地，所述控制单元输出的控制信号个数与所述开关单元的级数相等，一个控制信号连接到同一级内的所有射频开关控制端。
更进一步地，所述控制单元还包括为所述开关单元供电的电源端。
更进一步地，所述射频开关是射频开关集成电路。
更进一步地，所述射频开关的开关端之间、所述射频开关与所述铁路车号自动识别系统射频部分之间及所述射频开关与所述天线之间的连接采用微带线连接。
更进一步地，所述控制信号为四个，所述开关单元分为四级；其中，所述开关单元的第一级和第二级分别设置有一个射频开关，第三级设置有三个射频开关，第四级设置有六个射频开关；第一控制信号到第四控制信号分别与所述第一级到第四级中的射频开关控制端连接；第一级的射频开关的第一射频端与所述车号识别系统的射频部分连接，其两个第二射频端分别与所述第二级的射频开关的第一射频端和第三级中一个射频开关的第一射频端连接；第二级射频开关的两个第二射频端分别与第三级的另外两个射频开关的第一射频端连接；第三级三个射频开关的第二射频端分别与第四级中六个射频开关的第一射频端连接；第四级中六个射频开关的第二射频端分别与设置在不同股道边的12个天线连接。
实施本实用新型的一种用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，具有以下有益效果：由于使用控制信号使得开关单元中的射频开关改变其与其他射频开关的连接关系，实现了使用简单的控制信号使得车号识别系统的射频部分与设置在不同股道边上的天线的连接，进而取得该股道上通过列车车辆上安装的电子标签的信息，实现了对多个股道的自动车号识别。即利用开关单元来实现各个天线之间的切换连接，并且在某个时段或者时刻该连接关系是唯一的；且开关单元采用分级的方式，避免复杂的控制信号逻辑；同时采用直接控制电平信号，不采用协议命令方式。因此，切换速度较快，成本较低。
附图说明
图1是本实用新型用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置实施例的结构示意图；
图2是所述实施例中开关单元的一个结构示意图。
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，在本实用新型用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置实施例中，该天线切换装置包括开关单元，而在该开关单元上、开关单元的两端分别设置有第一射频端口和第二射频端口；还包括产生控制信号并输出到上述开关单元、改变所述第一射频端口和第二射频端口之间的连接状态的控制单元。在本实施例中，上述开关单元实际上是一个带有上述射频端口的开关阵列。第一射频端口为单个的射频端口，其与铁路车号自动识别系统的射频部分连接；可以理解为上述开关阵列的输入端。在本实施例中，实际上在任何一个端口（或节点）上的信号流都是双向的，例如，上述第一射频端口在系统发送激活信号时，射频信号由系统的射频部分进入上述开关单元；而在接受电子标签发送的信息时，射频信号是由开关单元进入上述系统的射频部分的；因此，在本实施例中，将一个端口称为输入端或输出端只是表明其在一种状态下的信号流向；在不同的状态下，输入输出的情况（信号的流向）是可以变化的。第二射频端口包括多个单独的、分别与一个天线连接射频端口；第二射频端口连接的多个天线组成天线阵列，这些天线分别设置在不同的股道边；而控制单元产生并输出的控制信号到上述开关单元，改变开关单元中多个射频开关的连接关系使得第一射频端口分别与第二射频端口之中的一个导通。也就是说，在本实施例中，上述开关单元中包括多级串联的射频开关，每级包括至少一个射频开关；控制单元输出多个控制信号到所述开关单元，每级的射频开关由不同的控制信号控制。这样不同的控制信号使得上述射频开关之间的连接关系不同，从而改变上述第一射频端口和第二射频端口之间的连接关系。在本实施例的，控制单元产生的控制信号是在系统的要求下发生的，即系统需要通过一个天线发送或接收信号，于是产生相应的信息通知上述控制单元，控制单元据此产生出对应的控制信号并发送给开关单元，实现系统射频部分与该天线的连接。在本实施例中，由于射频开关是射频开关集成电路。所以控制信号是电平控制信号。该控制信号通过不同的电平值，使得被其控制的射频开关的内部连接关系变化。
在本实施例中，开关单元由依次连接的多个开关级组成，而一个开关级中至少包括一个射频开关；一个射频开关包括一个第一射频端、两个第二射频端以及一个控制端，第一射频端按照所述控制端上不同电平的控制信号分别与该射频开关的两个第二射频端中的一个连接。例如，对于一个射频开关的内部而言，当控制信号是低电平时，第一射频端与该开关的一个第二射频端接通，与另一个第二射频端断开；而在控制信号是高电平时，该第一射频端与另一个第二射频端接通，而与上述一个第二射频端断开。
在本实施例中，对于上述开关单元而言，一个射频开关的第一射频端与所述铁路车号识别系统的射频部分连接（当该射频开关是第一级中的开关时）或与前一级射频开关中的一个第二射频端连接（当该射频开关不是第一级中的开关时）；而一个射频开关的第二射频端分别与后一级的射频开关的第一射频端连接（当该射频开关不是最后一级中的开关时）或分别与不同的天线连接（当该射频开关是最后一级中的开关时）。为了简化控制逻辑，降低成本，控制单元输出的控制信号个数与开关单元的级数相等的，一个控制信号连接到同一级内的所有射频开关控制端，控制该内所有射频开关的状态。此外，射频开关的开关端之间、射频开关与铁路车号自动识别系统射频部分之间及射频开关与天线之间的连接采用微带线连接。同时，控制单元还包括为所述开关单元供电的电源端，为开关单元提供其所需要的电源。
图2示出了本实施例中一个具体的实现例子，在图2的具体例子中，控制信号为四个（图2中的ctr1、ctr2、ctr3和ctr4），开关单元分为四级（每级分别包括上述四个控制信号控制的射频开关）；其中，开关单元的第一级和第二级分别设置有一个射频开关（分别是开关U1和开关U2），第三级设置有三个射频开关（开关U3-开关U5），第四级设置有六个射频开关（开关U6-开关U11）；第一控制信号（ctr1）到第四控制信号分（ctr4）别与第一级到第四级中的射频开关控制端连接（请参见图2，对于具有多个射频开关的级而言，控制信号是并接到每个射频开关的控制端的）；其中，第一级的射频开关的第一射频端与所述车号识别系统的射频部分连接，其两个第二射频端分别与所述第二级的射频开关的第一射频端和第三级中一个射频开关的第一射频端连接；第二级射频开关的两个第二射频端分别与第三级的另外两个射频开关的第一射频端连接；第三级三个射频开关的第二射频端分别与第四级中六个射频开关的第一射频端连接；第四级中六个射频开关的第二射频端分别与设置在不同股道边的12个天线连接。
对于图2中的开关单元而言，控制单元利4个逻辑控制信号Ctr1，Ctr2，Ctr3，Ctr4来产生16路控制信号，最大实现了对12路天线的控制。其控制信号和射频端口的映射关系表如下：
总之，在本实施例中，利用了开关单元来实现各个天线之间的切换连接，并且在某个时段或者时刻该连接关系是唯一的。而开关单元采用层级化设计方式，避免复杂的逻辑扩展。在控制单元中使用门电路扩展控制信号，减少接口信号数量级复杂度；同时采用直接控制电平信号，不采用协议命令方式，保证切换速度，同时降低成本。此外，还可随意配置切换的天线数量等。
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 (10)
1.一种用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，包括开关单元、设置在所述开关单元上的第一射频端口和第二射频端口以及产生控制信号并输出到所述开关单元、改变所述第一射频端口和第二射频端口之间的连接状态的控制单元；所述第一射频端口为单个的射频端口，其与铁路车号自动识别系统的射频部分连接；所述第二射频端口包括多个单独的、分别与一个天线连接射频端口；所述第二射频端口连接的天线组成天线阵列；所述控制单元输出的控制信号改变所述开关单元中多个射频开关的连接关系使得所述第一射频端口分别与所述第二射频端口之中的一个导通。
2.根据权利要求1所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述开关单元包括多级串联的射频开关，每级包括至少一个射频开关；所述控制单元输出多个控制信号到所述开关单元，所述每级的射频开关由不同的控制信号控制。
3.根据权利要求2所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述控制信号是电平控制信号。
4.根据权利要求3所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述射频开关包括一个第一射频端、两个第二射频端以及一个控制端，所述第一射频端按照所述控制端上不同电平的控制信号分别与所述两个第二射频端中的一个连接。
5.根据权利要求4所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述射频开关的输入端与所述铁路车号识别系统的射频部分连接或与前一级射频开关中的一个第二射频端连接；所述射频开关的第二射频端分别与后一级的射频开关的第一射频端连接或分别与不同的天线连接。
6.根据权利要求5所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述控制单元输出的控制信号个数与所述开关单元的级数相等，一个控制信号连接到同一级内的所有射频开关控制端。
7.根据权利要求6所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述控制单元还包括为所述开关单元供电的电源端。
8.根据权利要求7所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述射频开关是射频开关集成电路。
9.根据权利要求8所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述射频开关的开关端之间、所述射频开关与所述铁路车号自动识别系统射频部分之间及所述射频开关与所述天线之间的连接采用微带线连接。
10.根据权利要求8所述的用于铁路车号自动识别系统的天线切换装置，其特征在于，所述控制信号为四个，所述开关单元分为四级；其中，所述开关单元的第一级和第二级分别设置有一个射频开关，第三级设置有三个射频开关，第四级设置有六个射频开关；第一控制信号到第四控制信号分别与所述第一级到第四级中的射频开关控制端连接；第一级的射频开关的第一射频端与所述车号识别系统的射频部分连接，其两个第二射频端分别与所述第二级的射频开关的第一射频端和第三级中一个射频开关的第一射频端连接；第二级射频开关的两个第二射频端分别与第三级的另外两个射频开关的第一射频端连接；第三级三个射频开关的第二射频端分别与第四级中六个射频开关的第一射频端连接；第四级中六个射频开关的第二射频端分别与设置在不同股道边的12个天线连接。
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