CN204236496U - 一种点式应答器的耦合线圈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种点式应答器的耦合线圈装置，包括设置在PCB板正面的发射线圈和设置在PCB板反面的接收线圈；所述发射线圈包括四个信号陷波器和一个限幅保护电路，所述四组信号陷波器两两串联后相互并联构成信号陷波器组，所述信号陷波器组一端与限幅保护电路相连接，另一端接入FSK调制电路；所述限幅保护电路一端接入直流电源，另一端与信号陷波器组相连接；所述接收线圈包括整流电路、变压器耦合电路、四个阻抗匹配电路和四个过功率保护电路；所述每个阻抗匹配电路与一个过功率保护电路相并联构成一组阻抗保护电路组；所述四组阻抗保护电路组依次连接。本实用新型更加稳定、可靠、工作效率高。

Description

一种点式应答器的耦合线圈装置

技术领域

本实用新型涉及一种线圈装置，尤其涉及一种点式应答器的耦合线圈装置。

背景技术

为了保证我国铁路运输安全，满足互通运营需求，适应铁路建设法发展战略的实施，铁道部颁发了中国列车运行控制系统CTCS的技术规范，其中CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3级均明确要求在地面设置点式应答器，在机车上安装查询装置(BTM)。应答器系统已经成为我国铁路改造和建设不可缺少的重要设备。另外，应答器也可广泛应用在城市轨道交通系统中。

应答器系统是CTCS列控系统中地-车信息传输的主要设备之一，在列车高速行驶过程中，位于机车上的车载BTM天线会一直发送27.095MHz的能量信号，在经过应答器时，应答器通过耦合线圈接收到这个能量信号，并转换成直流电使应答器工作，产生中心频率为4.234MHz的FSK信号，并通过耦合线圈发送给车载BTM天线。从而实现地-车信息传输。

为了使应答器线圈的稳定性、可靠性以及效率上更加满足系统的需求，还需要对其进行更加完善的设计。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高稳定、高效率、高可靠性的点式应答器的耦合线圈装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种点式应答器的耦合线圈装置，包括设置在PCB板正面的发射线圈和设置在PCB板反面的接收线圈；

所述发射线圈包括四个信号陷波器和一个限幅保护电路，所述四个信号陷波器两两串联后相互并联构成信号陷波器组，所述每组信号陷波器组一端与限幅保护电路相连接，另一端与FSK调制电路相连接；所述限幅保护电路一端接入直流电源，另一端与信号陷波器组相连接；

所述接收线圈包括整流电路、变压器耦合电路、四个阻抗匹配电路和四个过功率保护电路；所述每个阻抗匹配电路与一个过功率保护电路相连接构成一组阻抗保护电路组；所述四组阻抗保护电路组依次连接，连接后的两端分别与变压器耦合电路的两个输入端相连接；

所述变压器耦合电路的输出端与整流电路的输入端相连接，所述整流电路的输出端输出直流电压。

本实用新型的有益效果是：本实用新型使信号更好的传输，提高传输效率；发送的信号不会因为功率过大而造成串扰，提高可靠性；所述的阻抗匹配电路和变压器耦合电路，可以保证信号功率更好的传输及利用，提高了工作效率和稳定性；保证电路中的元器件不会因为功率过高而导致元器件损坏，使电路工作稳定；当直流电压过大时，限幅保护电路开始工作，把参考电压的电压值限定在一定范围内，防止发送的信号功率过大造成串扰。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述接收线圈采用27.095MHz的接收线圈；所述发射线圈采用4.234MHz的发射线圈。

进一步，所述接收线圈的宽度在20mm-40mm之间，所述发射线圈的宽度在2mm-5mm之间。

进一步，所述信号陷波器之间和信号陷波器与限幅保护电路之间通过4.234M信号线相连接；所述四组阻抗保护电路组之间和阻抗保护电路组与变压器耦合电路之间通过27.095MHz信号线相连接。

进一步，所述阻抗匹配电路包括三个电感L1、L2、L3，电阻R1和三个电容C1、C2、C3；

所述电阻R1和电容C1并联后一端与电感L1相连接，另一端作为第二输出端与外接的27.095MHz信号线相连接；

所述电感L1一端与电阻R1和电容C1并联后的电路相连接，另一端作为第一输入端与外接的27.095MHz信号线相连接；

所述电容C3的一端作为第一输入端与外接的27.095MHz信号线相连接，另一端与相互并联的电容C2和电感L2相连接；

所述电容C2的另一端作为第二输出端与外接的27.095MHz信号线相连接的同时与电感L3相连接；

所述电感L2的另一端作为第一输出端与过功率保护电路的相连接；所述电感L3的另一端作为第二输入端与过功率保护电路相连接。

进一步，所述过功率保护电路包括两个双二极管D1、D2，和一个电路组；

所述双二极管D1的两个二极管之间作为过功率保护电路的输入端；所述双二极管D2的两个二极管之间作为过功率保护电路的输出端；

所述双二极管D1的正极与双二极管D2的正极相连接；所述双二极管D1的负极与双二极管D2的负极相连接；

所述双二极管D1与双二极管D2两个连接点之间设有电路组。

进一步，所述电路组包括四个电阻R2、R3、R4、R5，两个电容C4、C5，

双二极管D4，稳压二极管D3和MOS管Q1；

所述电阻R3与电容C5并联后，一端与双二极管D1的正极相连接，另一端与双二极管D1的负极相连接；

所述MOS管Q1的漏极与二极管D1的正极相连接，源极与双二极管D1的负极相连接，栅极分别与电阻R5和稳压二极管D3的正极相连接；

所述电阻R2和电容C4的一端与与双二极管D1的负极相连接,另一端与双二极管D4的正极和中间点相连接；

所述稳压二极管D3的负极与电阻R4和双二极管D4的负极相连接；

所述电阻R4另一端与二极管D1的负极相连接；

所述电阻R5另一端与二极管D1的正极相连接。

进一步，所述变压器耦合电路包括两个电阻R11、R6，两个电容C7、C8，和变压器T1；

所述电阻R11和电容C7并联后一端作为变压器耦合电路的第一输入端，另一端与变压器中第一次级线圈和第二次级线圈的一端相连接；

所述第一次级线圈和第二次级线圈的另一端与相互并联的电阻R6和电容C8相连接；

所述并联的电阻R6和电容C8另一端作为变压器耦合电路的第二输入端；

所述变压器的初级线圈两端作为输出端与整流电路相连接。

进一步，所述整流电路包括两个电感L4、L5，和两个双二极管D5、D6；

所述电感L4一端作为整流电路的第一输入端与变压器耦合电路相连接，另一端与双二极管D5中的两个二极管的连接点相连接；

所述电感L5一端作为整流电路的第二输入端与变压器耦合电路相连接，另一端与双二极管D6中的两个二极管的连接点相连接；

所述双二极管D5的正极和双二极管D6的正极相连接后接地，所述双二极管D5的负极和双二极管D6的负极相连接后作为输出端。

进一步，所述信号陷波器包括相互并联的一个电感和一个电容。

进一步，所述限幅保护电路包括四个电阻R7、R8、R9、R10，一个双二极管D7，一个稳压二极管D8，电容C13，和晶体管Q2；

所述电阻R7和电阻R8相互并联后，一端作为输入端，另一端作为输出端；

所述晶体管Q2的发射极作为输入端，基极分别与双二极管D7的正极和双二极管D7中的两个二极管的连接点相连接，集电极接地；

所述双二极管D7的负极与稳压二极管D8的负极相连接

所述电阻R10和电容C13相互并联后并联于晶体管Q2的发射极和基极之间；

所述电阻R9一端作为输入端，另一端与稳压二极管D8的负极相连接；

所述稳压二极管D8的正极接地。

附图说明

图1为本实用新型所述的点式应答器的耦合线圈装置中4.234MHz发射线圈的结构框图；

图2为本实用新型所述的点式应答器的耦合线圈装置中27.095MHz接收线圈的结构框图；

图3为本实用新型所述的点式应答器的耦合线圈装置中27.095MHz接收线圈的阻抗匹配和过功率保护电路图；

图4为本实用新型所述的点式应答器的耦合线圈装置中27.095MHz接收线圈的变压器耦合及整流电路图；

图5为本实用新型所述的点式应答器的耦合线圈装置中4.234MHz发射线圈的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，为本实用新型高效率可靠性高的点式应答器的耦合线圈装置中4.234MHz发射线圈的结构框图,4.234MHz发射线圈加工在PCB电路板的正面,信号线宽度在2mm-5mm之间，而且在4.234MHz发射线圈上有四组27MHz信号陷波器1和一个限幅保护电路2。

如图2所示，为本实用新型高效率可靠性高的点式应答器的耦合线圈装置中27.095MHz接收线圈的结构框图，27.095MHz接收线圈加工在PCB电路板的底面，信号线宽度在20mm-40mm之间，而且27.095MHz接收线圈上有四组阻抗匹配电路3、四组过功率保护电路4、变压器耦合电路5和整流电路6。四组阻抗匹配电路3分别连接到27.095MHz信号线的27M_ant1和27M_ant2、27M_ant1和27M_ant3、27M_ant3和27M_ant4、27M_ant4和27M_ant5的两端，四组过功率保护电路4分别连接到四组阻抗匹配电路3上，如图4所示，变压器耦合电路5通过电阻R11与电容C7并联、电阻R6与电容C8并联后连接到27.095MHz信号线的27M_ant2和27M_ant5上。

如图3所示，所述27.095MHz接收线圈的阻抗匹配和过功率保护电路4，L1、C1、C2、C3、R1构成阻抗匹配电路，27.095MHz能量信号经过阻抗匹配后通过如图4所示的27.095MHz接收线圈的变压器耦合电路5，然后通过桥式整流电路，整流后输出供应答器工作的直流电压。其中图4中的R11、C7与R6、C8分别构成高通滤波器。

所述27.095MHz接收线圈在接收的信号功率过大时，过功率保护电路开始工作。如图3所示，D1、D2组成桥式整流电路，对接收到的能量信号进行整流，然后把整流后的直流信号加到N沟道MOS管Q1上，MOS管Q1的漏极连接整流电路的正极，栅极一端通过电阻R5连接MOS管的源极，另一端连接稳压二极管D3的正极。同时稳压管D3的负极一端通过电阻R4连接到整流电路的正极，另一端连接到二极管D4的负极。二极管D4的正极通过电阻R2、C4连接到整流电路的正极。C5为容值为5nF-50nF的电容，R3为阻值为100K-500K的电阻。当整流电路的电压使Q1MOS管的栅极和源极电压差达到Q1的导通条件时，Q1导通，随着整流电压的增大，当Q1完全导通时，其栅极电压为固定值，再通过D3稳压管和二极管D4的PN结作用使整流电压稳定在固定的电压值。多余的功耗消耗在功率晶体管Q1上。当27.095MHz接收线圈在接收的信号功率较小时，整流电压不能使MOS管Q1达到导通条件，所以，保护电路不工作，保证功率正常传输。

如图4所示，所述27.095MHz接收线圈的变压器耦合及整流电路，变压器耦合电路连接到27.095MHz信号线的27M_ant2和27M_ant5的两端，通过R11、C7与R6、C8分别构成的高通滤波器连接到变压器T1的初级，次级通过电感L4、L5接入整流电路中，通过二极管D5、D6整流出直流电压，

如图5所示，所述在4.234MHz发射线圈上的限幅保护电路，4.234MHz发射线圈通过小阻值电阻连接直流电压当直流电压过大时，限幅保护电路开始工作，把参考电压的电压值限定在一定范围内，防止发送的信号功率过大造成串扰。直流电压连接到功率型晶体管Q2的发射极，同时通过电阻R2连接到Q2的栅极，集电极连接到电路地。稳压管D8通过电阻R3连接直流电压，同时通过二极管D7连接到Q2的栅极。当直流电压过大，以致功率晶体管Q2的发射极和栅极电压差达到0.6V以上时，Q2导通，把多余的功率通过Q2连接到地消耗掉，使直流电压值保持在一定的范围内，从而使FSK调制电路的参考电压保持在一定的范围内，继而使4.234MHz信号的幅度保持在一定的范围内，提高了应答器的可靠性。

如图5所示，所述4.234MHz发射线圈的27MHz信号陷波器电路，L6和C9、L7和C10、L8和C11、L9和C12分别构成27MHz信号陷波器，滤除27MHz信号对4.234MHz发射线圈的影响，保证4.234MHz信号的正常发送。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，包括设置在PCB板正面的发射线圈和设置在PCB板反面的接收线圈；

所述发射线圈包括四个信号陷波器(1)和一个限幅保护电路(2)，所述四个信号陷波器两两串联后相互并联构成信号陷波器组，所述每组信号陷波器组一端与限幅保护电路相连接，另一端与FSK调制电路相连接；所述限幅保护电路(2)一端接入直流电源，另一端与信号陷波器组相连接；

所述接收线圈包括整流电路(6)、变压器耦合电路(5)、四个阻抗匹配电路(3)和四个过功率保护电路(4)；所述每个阻抗匹配电路(3)与一个过功率保护电路(4)相连接构成一组阻抗保护电路组；所述四组阻抗保护电路组依次连接，连接后的两端分别与变压器耦合电路(5)的两个输入端相连接；

所述变压器耦合电路(5)的输出端与整流电路(6)的输入端相连接，所述整流电路(6)的输出端输出直流电压。

2.根据权利要求1所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述接收线圈采用27.095MHz的接收线圈；所述发射线圈采用4.234MHz的发射线圈；所述接收线圈的宽度在20mm-40mm之间，所述发射线圈的宽度在2mm-5mm之间。

3.根据权利要求2所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述信号陷波器(1)之间和信号陷波器(1)与限幅保护电路之间通过4.234M信号线相连接；所述四组阻抗保护电路组之间和阻抗保护电路组与变压器耦合电路(5)之间通过27.095MHz信号线相连接。

4.根据权利要求3所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述阻抗匹配电路(3)包括三个电感L1、L2、L3，电阻R1和三个电容C1、 C2、C3；

所述电阻R1和电容C1并联后一端与电感L1相连接，另一端作为第二输出端与外接的27.095MHz信号线相连接；

所述电感L1一端与电阻R1和电容C1并联后的电路相连接，另一端作为第一输入端与外接的27.095MHz信号线相连接；

所述电容C3的一端作为第一输入端与外接的27.095MHz信号线相连接，另一端与相互并联的电容C2和电感L2相连接；

所述电容C2的另一端作为第二输出端与外接的27.095MHz信号线相连接的同时与电感L3相连接；

所述电感L2的另一端作为第一输出端与过功率保护电路的相连接；所述电感L3的另一端作为第二输入端与过功率保护电路相连接。

5.根据权利要求4所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述过功率保护电路(4)包括两个双二极管D1、D2，和一个电路组；

所述双二极管D1的两个二极管之间作为过功率保护电路的输入端；所述双二极管D2的两个二极管之间作为过功率保护电路的输出端；

所述双二极管D1的正极与双二极管D2的正极相连接；所述双二极管D1的负极与双二极管D2的负极相连接；

所述双二极管D1与双二极管D2两个连接点之间设有电路组。

6.根据权利要求5所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述电路组包括四个电阻R2、R3、R4、R5，两个电容C4、C5，双二极管D4，稳压二极管D3和MOS管Q1；

所述电阻R3与电容C5并联后，一端与双二极管D1的正极相连接，另一端与双二极管D1的负极相连接；

所述MOS管Q1的漏极与二极管D1的正极相连接，源极与双二极管D1的负极相连接，栅极分别与电阻R5和稳压二极管D3的正极相连接；

所述电阻R2和电容C4的一端与与双二极管D1的负极相连接,另一端与双二极管D4的正极和中间点相连接；

所述稳压二极管D3的负极与电阻R4和双二极管D4的负极相连接；

所述电阻R4另一端与二极管D1的负极相连接；

所述电阻R5另一端与二极管D1的正极相连接。

7.根据权利要求6所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述变压器耦合电路(5)包括两个电阻R11、R6，两个电容C7、C8，和变压器T1；

所述电阻R11和电容C7并联后一端作为变压器耦合电路的第一输入端，另一端与变压器中第一次级线圈和第二次级线圈的一端相连接；

所述第一次级线圈和第二次级线圈的另一端与相互并联的电阻R6和电容C8相连接；

所述并联的电阻R6和电容C8另一端作为变压器耦合电路的第二输入端；

所述变压器的初级线圈两端作为输出端与整流电路相连接。

8.根据权利要求7所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述整流电路(6)包括两个电感L4、L5，和两个双二极管D5、D6；

所述电感L4一端作为整流电路的第一输入端与变压器耦合电路相连接，另一端与双二极管D5中的两个二极管的连接点相连接；

所述电感L5一端作为整流电路的第二输入端与变压器耦合电路相连接，另一端与双二极管D6中的两个二极管的连接点相连接；

所述双二极管D5的正极和双二极管D6的正极相连接后接地，所述双二极管D5的负极和双二极管D6的负极相连接后作为输出端。

9.根据权利要求8所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述信号陷波器(1)包括相互并联的一个电感和一个电容。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种点式应答器的耦合线圈装置，其特征在于，所述限幅保护电路(2)包括四个电阻R7、R8、R9、R10，一个双二极管D7，一个稳压二极管D8，电容C13，和晶体管Q2；

所述电阻R7和电阻R8相互并联后，一端作为输入端，另一端作为输出端；

所述晶体管Q2的发射极作为输入端，基极分别与双二极管D7的正极和双二极管D7中的两个二极管的连接点相连接，集电极接地；

所述双二极管D7的负极与稳压二极管D8的负极相连接；

所述电阻R10和电容C13相互并联后并联于晶体管Q2的发射极和基极之间；

所述电阻R9一端作为输入端，另一端与稳压二极管D8的负极相连接；

所述稳压二极管D8的正极接地。