一種點式應答器的耦合線圈裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種點式應答器的耦合線圈裝置，包括設置在PCB板正面的發射線圈和設置在PCB板反面的接收線圈；所述發射線圈包括四個信號陷波器和一個限幅保護電路，所述四組信號陷波器兩兩串聯后相互并聯構成信號陷波器組，所述信號陷波器組一端與限幅保護電路相連接，另一端接入FSK調制電路；所述限幅保護電路一端接入直流電源，另一端與信號陷波器組相連接；所述接收線圈包括整流電路、變壓器耦合電路、四個阻抗匹配電路和四個過功率保護電路；所述每個阻抗匹配電路與一個過功率保護電路相并聯構成一組阻抗保護電路組；所述四組阻抗保護電路組依次連接。本實用新型更加穩定、可靠、工作效率高。
【專利說明】一種點式應答器的耦合線圈裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種線圈裝置，尤其涉及一種點式應答器的耦合線圈裝置。
【背景技術】
[0002]為了保證我國鐵路運輸安全，滿足互通運營需求，適應鐵路建設法發展戰略的實施，鐵道部頒發了中國列車運行控制系統CTCS的技術規范，其中CTCS-1、CTCS-2、CTCS-3級均明確要求在地面設置點式應答器，在機車上安裝查詢裝置(BTM)。應答器系統已經成為我國鐵路改造和建設不可缺少的重要設備。另外，應答器也可廣泛應用在城市軌道交通系統中。
[0003]應答器系統是CTCS列控系統中地-車信息傳輸的主要設備之一，在列車高速行駛過程中，位于機車上的車載BTM天線會一直發送27.095MHz的能量信號，在經過應答器時，應答器通過耦合線圈接收到這個能量信號，并轉換成直流電使應答器工作，產生中心頻率為4.234MHz的FSK信號，并通過耦合線圈發送給車載BTM天線。從而實現地-車信息傳輸。
[0004]為了使應答器線圈的穩定性、可靠性以及效率上更加滿足系統的需求，還需要對其進行更加完善的設計。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高穩定、高效率、高可靠性的點式應答器的耦合線圈裝置。
[0006]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種點式應答器的耦合線圈裝置，包括設置在PCB板正面的發射線圈和設置在PCB板反面的接收線圈；
[0007]所述發射線圈包括四個信號陷波器和一個限幅保護電路，所述四個信號陷波器兩兩串聯后相互并聯構成信號陷波器組，所述每組信號陷波器組一端與限幅保護電路相連接，另一端與FSK調制電路相連接；所述限幅保護電路一端接入直流電源，另一端與信號陷波器組相連接；
[0008]所述接收線圈包括整流電路、變壓器耦合電路、四個阻抗匹配電路和四個過功率保護電路；所述每個阻抗匹配電路與一個過功率保護電路相連接構成一組阻抗保護電路組；所述四組阻抗保護電路組依次連接，連接后的兩端分別與變壓器耦合電路的兩個輸入端相連接；
[0009]所述變壓器耦合電路的輸出端與整流電路的輸入端相連接，所述整流電路的輸出端輸出直流電壓。
[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型使信號更好的傳輸，提高傳輸效率；發送的信號不會因為功率過大而造成串擾，提高可靠性；所述的阻抗匹配電路和變壓器耦合電路，可以保證信號功率更好的傳輸及利用，提高了工作效率和穩定性；保證電路中的元器件不會因為功率過高而導致元器件損壞，使電路工作穩定；當直流電壓過大時，限幅保護電路開始工作，把參考電壓的電壓值限定在一定范圍內，防止發送的信號功率過大造成串擾。
[0011]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
[0012]進一步，所述接收線圈采用27.095MHz的接收線圈；所述發射線圈采用4.234MHz的發射線圈。
[0013]進一步，所述接收線圈的寬度在20mm-40mm之間，所述發射線圈的寬度在之間。
[0014]進一步，所述信號陷波器之間和信號陷波器與限幅保護電路之間通過4.234M信號線相連接；所述四組阻抗保護電路組之間和阻抗保護電路組與變壓器耦合電路之間通過27.095MHz信號線相連接。
[0015]進一步，所述阻抗匹配電路包括三個電感L1、L2、L3，電阻Rl和三個電容Cl、C2、C3 ；
[0016]所述電阻Rl和電容Cl并聯后一端與電感LI相連接，另一端作為第二輸出端與外接的27.095MHz信號線相連接；
[0017]所述電感LI 一端與電阻Rl和電容Cl并聯后的電路相連接，另一端作為第一輸入端與外接的27.095MHz信號線相連接；
[0018]所述電容C3的一端作為第一輸入端與外接的27.095MHz信號線相連接，另一端與相互并聯的電容C2和電感L2相連接；
[0019]所述電容C2的另一端作為第二輸出端與外接的27.095MHz信號線相連接的同時與電感L3相連接；
[0020]所述電感L2的另一端作為第一輸出端與過功率保護電路的相連接；所述電感L3的另一端作為第二輸入端與過功率保護電路相連接。
[0021]進一步，所述過功率保護電路包括兩個雙二極管D1、D2，和一個電路組；
[0022]所述雙二極管Dl的兩個二極管之間作為過功率保護電路的輸入端；所述雙二極管D2的兩個二極管之間作為過功率保護電路的輸出端；
[0023]所述雙二極管Dl的正極與雙二極管D2的正極相連接；所述雙二極管Dl的負極與雙二極管D2的負極相連接；
[0024]所述雙二極管Dl與雙二極管D2兩個連接點之間設有電路組。
[0025]進一步，所述電路組包括四個電阻R2、R3、R4、R5，兩個電容C4、C5，
[0026]雙二極管D4，穩壓二極管D3和MOS管Ql ；
[0027]所述電阻R3與電容C5并聯后，一端與雙二極管Dl的正極相連接，另一端與雙二極管Dl的負極相連接；
[0028]所述MOS管Ql的漏極與二極管Dl的正極相連接，源極與雙二極管Dl的負極相連接，柵極分別與電阻R5和穩壓二極管D3的正極相連接；
[0029]所述電阻R2和電容C4的一端與與雙二極管Dl的負極相連接，另一端與雙二極管D4的正極和中間點相連接；
[0030]所述穩壓二極管D3的負極與電阻R4和雙二極管D4的負極相連接；
[0031]所述電阻R4另一端與二極管Dl的負極相連接；
[0032]所述電阻R5另一端與二極管Dl的正極相連接。
[0033]進一步，所述變壓器耦合電路包括兩個電阻Rll、R6，兩個電容C7、C8，和變壓器Tl ；
[0034]所述電阻Rll和電容C7并聯后一端作為變壓器親合電路的第一輸入端，另一端與變壓器中第一次級線圈和第二次級線圈的一端相連接；
[0035]所述第一次級線圈和第二次級線圈的另一端與相互并聯的電阻R6和電容CS相連接；
[0036]所述并聯的電阻R6和電容CS另一端作為變壓器耦合電路的第二輸入端；
[0037]所述變壓器的初級線圈兩端作為輸出端與整流電路相連接。
[0038]進一步，所述整流電路包括兩個電感L4、L5，和兩個雙二極管D5、D6 ；
[0039]所述電感L4 一端作為整流電路的第一輸入端與變壓器耦合電路相連接，另一端與雙二極管D5中的兩個二極管的連接點相連接；
[0040]所述電感L5 —端作為整流電路的第二輸入端與變壓器耦合電路相連接，另一端與雙二極管D6中的兩個二極管的連接點相連接；
[0041]所述雙二極管D5的正極和雙二極管D6的正極相連接后接地，所述雙二極管D5的負極和雙二極管D6的負極相連接后作為輸出端。
[0042]進一步，所述信號陷波器包括相互并聯的一個電感和一個電容。
[0043]進一步，所述限幅保護電路包括四個電阻R7、R8、R9、R10，一個雙二極管D7，一個穩壓二極管D8，電容C13，和晶體管Q2 ；
[0044]所述電阻R7和電阻R8相互并聯后，一端作為輸入端，另一端作為輸出端；
[0045]所述晶體管Q2的發射極作為輸入端，基極分別與雙二極管D7的正極和雙二極管D7中的兩個二極管的連接點相連接，集電極接地；
[0046]所述雙二極管D7的負極與穩壓二極管D8的負極相連接
[0047]所述電阻RlO和電容C13相互并聯后并聯于晶體管Q2的發射極和基極之間；
[0048]所述電阻R9 —端作為輸入端，另一端與穩壓二極管D8的負極相連接；
[0049]所述穩壓二極管D8的正極接地。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0050]圖1為本實用新型所述的點式應答器的耦合線圈裝置中4.234MHz發射線圈的結構框圖；
[0051]圖2為本實用新型所述的點式應答器的耦合線圈裝置中27.095MHz接收線圈的結構框圖；
[0052]圖3為本實用新型所述的點式應答器的耦合線圈裝置中27.095MHz接收線圈的阻抗匹配和過功率保護電路圖；
[0053]圖4為本實用新型所述的點式應答器的耦合線圈裝置中27.095MHz接收線圈的變壓器耦合及整流電路圖；
[0054]圖5為本實用新型所述的點式應答器的耦合線圈裝置中4.234MHz發射線圈的電路圖。
【具體實施方式】
[0055]以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[0056]如圖1所示，為本實用新型高效率可靠性高的點式應答器的耦合線圈裝置中4.234MHz發射線圈的結構框圖，4.234MHz發射線圈加工在PCB電路板的正面，信號線寬度在之間，而且在4.234MHz發射線圈上有四組27MHz信號陷波器I和一個限幅保護電路2。
[0057]如圖2所示，為本實用新型高效率可靠性高的點式應答器的耦合線圈裝置中27.095MHz接收線圈的結構框圖，27.095MHz接收線圈加工在PCB電路板的底面，信號線寬度在20mm-40mm之間，而且27.095MHz接收線圈上有四組阻抗匹配電路3、四組過功率保護電路4、變壓器耦合電路5和整流電路6。四組阻抗匹配電路3分別連接到27.095MHz信號線的 27M_antl 和 27M_ant2、27M_antl 和 27M_ant3、27M_ant3 和 27M_ant4、27M_ant4 和 27M_ant5的兩端，四組過功率保護電路4分別連接到四組阻抗匹配電路3上，如圖4所示，變壓器耦合電路5通過電阻Rll與電容C7并聯、電阻R6與電容C8并聯后連接到27.095MHz信號線的 27M_ant2 和 27M_ant5 上。
[0058]如圖3所示，所述27.095MHz接收線圈的阻抗匹配和過功率保護電路4，L1、Cl、C2、C3、Rl構成阻抗匹配電路，27.095MHz能量信號經過阻抗匹配后通過如圖4所示的27.095MHz接收線圈的變壓器耦合電路5，然后通過橋式整流電路，整流后輸出供應答器工作的直流電壓。其中圖4中的R11、C7與R6、C8分別構成高通濾波器。
[0059]所述27.095MHz接收線圈在接收的信號功率過大時，過功率保護電路開始工作。如圖3所示，DU D2組成橋式整流電路，對接收到的能量信號進行整流，然后把整流后的直流信號加到N溝道MOS管Ql上，MOS管Ql的漏極連接整流電路的正極，柵極一端通過電阻R5連接MOS管的源極，另一端連接穩壓二極管D3的正極。同時穩壓管D3的負極一端通過電阻R4連接到整流電路的正極，另一端連接到二極管D4的負極。二極管D4的正極通過電阻R2、C4連接到整流電路的正極。C5為容值為5nF-50nF的電容，R3為阻值為100K-500K的電阻。當整流電路的電壓使QlMOS管的柵極和源極電壓差達到Ql的導通條件時，Ql導通，隨著整流電壓的增大，當Ql完全導通時，其柵極電壓為固定值，再通過D3穩壓管和二極管D4的PN結作用使整流電壓穩定在固定的電壓值。多余的功耗消耗在功率晶體管Ql上。當27.095MHz接收線圈在接收的信號功率較小時，整流電壓不能使MOS管Ql達到導通條件，所以，保護電路不工作，保證功率正常傳輸。
[0060]如圖4所示，所述27.095MHz接收線圈的變壓器耦合及整流電路，變壓器耦合電路連接到27.095MHz信號線的27M_ant2和27M_ant5的兩端，通過R11、C7與R6、C8分別構成的高通濾波器連接到變壓器Tl的初級，次級通過電感L4、L5接入整流電路中，通過二極管D5、D6整流出直流電壓，
[0061]如圖5所示，所述在4.234MHz發射線圈上的限幅保護電路，4.234MHz發射線圈通過小阻值電阻連接直流電壓當直流電壓過大時，限幅保護電路開始工作，把參考電壓的電壓值限定在一定范圍內，防止發送的信號功率過大造成串擾。直流電壓連接到功率型晶體管Q2的發射極，同時通過電阻R2連接到Q2的柵極，集電極連接到電路地。穩壓管D8通過電阻R3連接直流電壓，同時通過二極管D7連接到Q2的柵極。當直流電壓過大，以致功率晶體管Q2的發射極和柵極電壓差達到0.6V以上時，Q2導通，把多余的功率通過Q2連接到地消耗掉，使直流電壓值保持在一定的范圍內，從而使FSK調制電路的參考電壓保持在一定的范圍內，繼而使4.234MHz信號的幅度保持在一定的范圍內，提高了應答器的可靠性。
[0062]如圖5所示，所述4.234MHz發射線圈的27MHz信號陷波器電路，L6和C9、L7和C10、L8和C11、L9和C12分別構成27MHz信號陷波器，濾除27MHz信號對4.234MHz發射線圈的影響，保證4.234MHz信號的正常發送。
[0063]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，包括設置在PCB板正面的發射線圈和設置在PCB板反面的接收線圈； 所述發射線圈包括四個信號陷波器(I)和一個限幅保護電路(2)，所述四個信號陷波器兩兩串聯后相互并聯構成信號陷波器組，所述每組信號陷波器組一端與限幅保護電路相連接，另一端與FSK調制電路相連接；所述限幅保護電路(2) —端接入直流電源，另一端與信號陷波器組相連接； 所述接收線圈包括整流電路(6)、變壓器耦合電路(5)、四個阻抗匹配電路(3)和四個過功率保護電路(4);所述每個阻抗匹配電路(3)與一個過功率保護電路(4)相連接構成一組阻抗保護電路組；所述四組阻抗保護電路組依次連接，連接后的兩端分別與變壓器耦合電路(5)的兩個輸入端相連接； 所述變壓器耦合電路(5)的輸出端與整流電路(6)的輸入端相連接，所述整流電路(6)的輸出端輸出直流電壓。
2.根據權利要求1所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述接收線圈采用27.095MHz的接收線圈；所述發射線圈采用4.234MHz的發射線圈；所述接收線圈的寬度在20mm-40mm之間，所述發射線圈的寬度在之間。
3.根據權利要求2所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述信號陷波器(I)之間和信號陷波器(I)與限幅保護電路之間通過4.234M信號線相連接；所述四組阻抗保護電路組之間和阻抗保護電路組與變壓器耦合電路(5)之間通過27.095MHz信號線相連接。
4.根據權利要求3所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述阻抗匹配電路⑶包括三個電感L1、L2、L3，電阻Rl和三個電容Cl、C2、C3 ； 所述電阻Rl和電容Cl并聯后一端與電感LI相連接，另一端作為第二輸出端與外接的27.095MHz信號線相連接； 所述電感LI 一端與電阻Rl和電容Cl并聯后的電路相連接，另一端作為第一輸入端與外接的27.095MHz信號線相連接； 所述電容C3的一端作為第一輸入端與外接的27.095MHz信號線相連接，另一端與相互并聯的電容C2和電感L2相連接； 所述電容C2的另一端作為第二輸出端與外接的27.095MHz信號線相連接的同時與電感L3相連接； 所述電感L2的另一端作為第一輸出端與過功率保護電路的相連接；所述電感L3的另一端作為第二輸入端與過功率保護電路相連接。
5.根據權利要求4所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述過功率保護電路(4)包括兩個雙二極管D1、D2，和一個電路組； 所述雙二極管Dl的兩個二極管之間作為過功率保護電路的輸入端；所述雙二極管D2的兩個二極管之間作為過功率保護電路的輸出端； 所述雙二極管Dl的正極與雙二極管D2的正極相連接；所述雙二極管Dl的負極與雙二極管D2的負極相連接； 所述雙二極管Dl與雙二極管D2兩個連接點之間設有電路組。
6.根據權利要求5所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述電路組包括四個電阻R2、R3、R4、R5，兩個電容C4、C5，雙二極管D4，穩壓二極管D3和MOS管Ql ; 所述電阻R3與電容C5并聯后，一端與雙二極管Dl的正極相連接，另一端與雙二極管Dl的負極相連接； 所述MOS管Ql的漏極與二極管Dl的正極相連接，源極與雙二極管Dl的負極相連接，柵極分別與電阻R5和穩壓二極管D3的正極相連接； 所述電阻R2和電容C4的一端與與雙二極管Dl的負極相連接，另一端與雙二極管D4的正極和中間點相連接； 所述穩壓二極管D3的負極與電阻R4和雙二極管D4的負極相連接； 所述電阻R4另一端與二極管Dl的負極相連接； 所述電阻R5另一端與二極管Dl的正極相連接。
7.根據權利要求6所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述變壓器耦合電路(5)包括兩個電阻1?11、1?6，兩個電容07、08，和變壓器1'1 ； 所述電阻Rll和電容C7并聯后一端作為變壓器耦合電路的第一輸入端，另一端與變壓器中第一次級線圈和第二次級線圈的一端相連接； 所述第一次級線圈和第二次級線圈的另一端與相互并聯的電阻R6和電容CS相連接； 所述并聯的電阻R6和電容CS另一端作為變壓器耦合電路的第二輸入端； 所述變壓器的初級線圈兩端作為輸出端與整流電路相連接。
8.根據權利要求7所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述整流電路(6)包括兩個電感L4、L5，和兩個雙二極管D5、D6 ； 所述電感L4 一端作為整流電路的第一輸入端與變壓器耦合電路相連接，另一端與雙二極管D5中的兩個二極管的連接點相連接； 所述電感L5—端作為整流電路的第二輸入端與變壓器耦合電路相連接，另一端與雙二極管D6中的兩個二極管的連接點相連接； 所述雙二極管D5的正極和雙二極管D6的正極相連接后接地，所述雙二極管D5的負極和雙二極管D6的負極相連接后作為輸出端。
9.根據權利要求8所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述信號陷波器(I)包括相互并聯的一個電感和一個電容。
10.根據權利要求1-9任一項所述的一種點式應答器的耦合線圈裝置，其特征在于，所述限幅保護電路(2)包括四個電阻1?7、1?8、1?9、1?10，一個雙二極管07，一個穩壓二極管08，電容C13，和晶體管Q2 ； 所述電阻R7和電阻R8相互并聯后，一端作為輸入端，另一端作為輸出端； 所述晶體管Q2的發射極作為輸入端，基極分別與雙二極管D7的正極和雙二極管D7中的兩個二極管的連接點相連接，集電極接地； 所述雙二極管D7的負極與穩壓二極管D8的負極相連接；所述電阻RlO和電容C13相互并聯后并聯于晶體管Q2的發射極和基極之間； 所述電阻R9 —端作為輸入端，另一端與穩壓二極管D8的負極相連接； 所述穩壓二極管D8的正極接地。
【文檔編號】B61L27/00GK204236496SQ201420749097
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】吳文濤, 盧斌, 張空軍 申請人:固安信通信號技術股份有限公司