專利名稱：有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種列車運(yùn)行控制設(shè)備，特別是一種列車運(yùn)行控制設(shè)備的地面設(shè)備。
背景技術(shù)：
有源應(yīng)答器作為中國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)(CTCS-Chinese Train ControlSystem) 地面設(shè)備中的組成部分，通過空中接口將列車進(jìn)路信息等地面信息實時傳送給車載設(shè)備。 有源應(yīng)答器與地面軌旁電子單元(LEU-Lineside ElectronicUnit)通過一對應(yīng)答器專用屏 蔽雙絞線電纜連接，該電纜中傳送的信號既有8. 82kHz的交流能量信號，也有經(jīng)過差分雙 相變換后的564. 48kHz的數(shù)據(jù)信號。所以在有源應(yīng)答器中需要將接收到的信號中的能量與 數(shù)據(jù)信號進(jìn)分離，并通過分離出的數(shù)據(jù)信號完成時鐘恢復(fù)和解碼。在干擾比較強(qiáng)的電氣化 鐵路中，能量提取和數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)在有源應(yīng)答器的中起到至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)有技術(shù)有源 應(yīng)答器存在抗干擾能力不足，傳輸距離不能滿足最長3. 5公里的要求；電纜開路、短路檢測 不能滿足現(xiàn)場應(yīng)用的要求等。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，要解 決的問題是提高有源應(yīng)答器的抗干擾能力。 本實用新型采用以下技術(shù)方案一種有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè) 備，所述有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備設(shè)有分離電路，分離電路從雙芯電纜 中分離出能量信號和數(shù)據(jù)信號，分別傳遞給能量提取部分和數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分；所述能量 提取部分由電壓變換隔離部分、濾波部分、整流部分和線性穩(wěn)壓部分順序連接組成；所述數(shù) 據(jù)時鐘恢復(fù)部分由濾波部分、雙單變換部分、移相部分、頻率振蕩部分、鎖相環(huán)部分順序連 接組成。 本實用新型的頻率振蕩部分、鎖相環(huán)部分分別連接可編程邏輯器件。 本實用新型的分離電路采用變壓器。 本實用新型能量提取部分的濾波部分由串聯(lián)的第504電感、第519電容、第518電 容與第535電阻并聯(lián)，串聯(lián)的第505電感、第520電容、第521電容與第536電阻并聯(lián)，組成 兩組低通濾波器。 本實用新型能量提取部分的整流部分由第501雙二極管和第502雙二極管構(gòu)成單 相全波整流電路。 本實用新型能量提取部分的線性穩(wěn)壓部分采用低功耗的低壓差線性調(diào)節(jié)器。 本實用新型數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分的濾波部分由并聯(lián)的第501電感、第507電阻、第
503電容和第502電感、第508電阻、第504電容組成兩組帶通濾波器。 本實用新型數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分的雙單變換部分和移相部分由485收發(fā)器與輸兩
個反相器順序連接組成。[0012] 本實用新型的數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分的頻率振蕩部分采用單穩(wěn)多諧振蕩器。 本實用新型變壓器采用RM型變壓器，低功耗的低壓差線性調(diào)節(jié)器采用LP2501，反 相器采用74HC14，可編程邏輯器件采用LC4064，單穩(wěn)多諧振蕩器采用74HC4538，鎖相環(huán)采 用74HC4046。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用分離電路從疊加有能量與數(shù)據(jù)的信號中分離出 信號，分別傳遞給能量提取部分和數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分，對其進(jìn)行整流、穩(wěn)壓，提供給有源應(yīng) 答器元器件需要的電壓信號，利用移相、頻率振蕩和倍頻恢復(fù)的數(shù)據(jù)時鐘頻率為輸入數(shù)據(jù) 信號的兩倍，其上升沿處在輸入數(shù)據(jù)信號的中間位置，確保采樣的準(zhǔn)確性，有效克服因信號 傳輸過程中的干擾而引起的信號變形，提高有源應(yīng)答器的抗干擾能力，從而提高了 CTCS的 安全性。

圖1是本實用新型實施例的能量提取部分電原理圖。 圖2是本實用新型實施例的數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)濾波部分電原理圖。 圖3是本實用新型實施例的數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)雙/單變換部分和移相部分電原理圖。 圖4是本實用新型實施例的數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)頻率振蕩和鎖相環(huán)部分電原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實用新型的有源應(yīng) 答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備設(shè)有分離電路，分離電路從雙芯電纜中分離出能量信 號和數(shù)據(jù)信號，分別傳遞給能量提取部分和數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分。分離電路利用變壓器來實 現(xiàn)電壓變換和隔離。 能量提取部分由電壓變換隔離部分、濾波部分、整流部分和線性穩(wěn)壓部分順序連 接組成。從雙芯電纜中接收到的電壓信號經(jīng)電壓變換、濾波、整流和穩(wěn)壓處理分離出能量信 號，送給線性穩(wěn)壓穩(wěn)壓后向后級電路提供電壓。 數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分由濾波部分、雙單變換部分、移相部分、頻率振蕩部分、鎖相環(huán) 部分順序連接組成。用于對接收到的串行數(shù)據(jù)信號進(jìn)行處理并將其恢復(fù)為時鐘信號。從分 離電路接收到的串行數(shù)據(jù)信號經(jīng)濾波后，串行數(shù)據(jù)信號經(jīng)雙單變換為移相信號通過RS485 收發(fā)器來實現(xiàn)，移相部分利用門電路器件的延時特性來實現(xiàn)，頻率振蕩部分采用單穩(wěn)多諧 振蕩器。采用可編程邏輯器件來輔助完成各模塊的信號處理。 如圖1所示，帶有能量和數(shù)據(jù)的一對差分信號經(jīng)RM型變壓器T501進(jìn)行隔離和電 壓變換后，由串聯(lián)的第504電感L504、第519電容C519、第518電容C518與第535電阻 R535并聯(lián)，串聯(lián)的第505電感L505、第520電容C520、第521電容C521與第536電阻R536 并聯(lián)，組成兩組低通濾波器對變壓器T501次級兩端輸出的兩路信號進(jìn)行低通濾波。第501 雙二極管V501和第502雙二極管V502構(gòu)成整流部分電路，進(jìn)行單相全波整流后，變壓器 T501次級輸入的差分信號轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘枴＞€性穩(wěn)壓部分采用低功耗的低壓差線性調(diào)節(jié)器 U501LP2501，該調(diào)節(jié)器輸出后級電路所需的3. 3V電壓。 如圖2所示，帶有能量和數(shù)據(jù)的一對差分信號經(jīng)變壓器T501進(jìn)行隔離和電壓變換 次級輸出后，由并聯(lián)的第501電感L501、第507電阻R507、第503電容C503和第502電感L502、第508電阻R508、第504電容C504組成兩組帶通濾波器對變壓器T501次級兩端輸出 的另兩路信號進(jìn)行濾波。 如圖3所示，雙單變換部分采用差分信號收發(fā)器對濾波后的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換為脈沖 信號，對脈沖信號進(jìn)行移相、比較處理后實現(xiàn)移相的功能。濾波后的差分信號通過485收發(fā) 器U507輸出單路脈沖信號DATA1， DATA1信號經(jīng)兩個反相器U502C、 U502B 74HC14后輸出 DATA2信號，利用反相器的延遲特性實現(xiàn)對DATA1移相。 如圖4所示，經(jīng)比較后的信號輸入到頻率振蕩部分，頻率振蕩部分采用單穩(wěn)多諧 振蕩器，并限制其輸出頻率小于輸入數(shù)據(jù)信號頻率兩倍以內(nèi)，鎖相環(huán)部分實現(xiàn)倍頻，輸出恢 復(fù)后的時鐘。頻率振蕩部分和鎖相環(huán)部分由單穩(wěn)多諧振蕩器、鎖相環(huán)和可編程邏輯器件三 部分構(gòu)成?？删幊踢壿嬈骷506起到輔助信號處理功能有相位差的兩路脈沖信號DATA1 和DATA2輸入至可編程邏輯器件U506LC4064中，U506將兩路信號進(jìn)行異或，DATA1信號的 邊沿處會產(chǎn)生脈沖信號A1A0IN，其頻率為DATA1信號頻率的兩倍；A1A0IN輸入到單穩(wěn)多諧 振蕩器U50374HC4538， U503在A1A0IN的下降沿輸出一定寬度的脈沖信號A1Q0UT，通過調(diào) 節(jié)C544可實現(xiàn)將其輸出的A1Q0UT信號頻率限制在DATA1數(shù)據(jù)頻率的兩倍以內(nèi)，并通過此 頻率限制來實現(xiàn)與輸入數(shù)據(jù)信號同步。A1Q0UT作為鎖相環(huán)U50474HC4046的輸入，U504的 C0MP0UT輸入信號是通過可編程邏輯器件U506對鎖相環(huán)輸出信號CLK5進(jìn)行二分頻來實 現(xiàn)，U504通過比較A1Q0UT與C0MP0UT信號的相位差進(jìn)行跟蹤鎖定，輸出CLK5信號頻率為 A1Q0UT信號頻率的兩倍，且占空比為50%。 CLK5的上升沿處在輸入數(shù)據(jù)信號DATA1的中間 位置，可保證采樣的可靠有效性?？删幊踢壿嬈骷506以CLK5作為時鐘信號對DATA1進(jìn) 行數(shù)據(jù)采樣并完成解碼功能。
權(quán)利要求一種有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于所述有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備設(shè)有分離電路，分離電路從雙芯電纜中分離出能量信號和數(shù)據(jù)信號，分別傳遞給能量提取部分和數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分；所述能量提取部分由電壓變換隔離部分、濾波部分、整流部分和線性穩(wěn)壓部分順序連接組成；所述數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分由濾波部分、雙單變換部分、移相部分、頻率振蕩部分、鎖相環(huán)部分順序連接組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述頻率振蕩部分、鎖相環(huán)部分分別連接可編程邏輯器件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述分離電路采用變壓器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述能量提取部分的濾波部分由串聯(lián)的第504電感(L504)、第519電容(C519)、第518電容 (C518)與第535電阻(R535)并聯(lián)，串聯(lián)的第505電感(L505)、第520電容(C520)、第521 電容(C521)與第536電阻(R536)并聯(lián)，組成兩組低通濾波器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述能量提取部分的整流部分由第501雙二極管(V501)和第502雙二極管(V502)構(gòu)成單 相全波整流電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述能量提取部分的線性穩(wěn)壓部分采用低功耗的低壓差線性調(diào)節(jié)器(U501)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分的濾波部分由并聯(lián)的第501電感(L501)、第507電阻(R507)、第503 電容(C503)和第502電感(L502)、第508電阻(R508)、第504電容(C504)組成兩組帶通 濾波器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分的雙單變換部分和移相部分由485收發(fā)器(U507)與輸兩個反相器 (U502C、U502B)順序連接組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在于 所述數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分的頻率振蕩部分采用單穩(wěn)多諧振蕩器(U503)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，其特征在 于所述變壓器采用RM型變壓器，低功耗的低壓差線性調(diào)節(jié)器(U501)采用LP2501，反相器 (U502C、 U502B)采用74HC14,可編程邏輯器件采用LC4064，單穩(wěn)多諧振蕩器(U503)采用 74HC4538，鎖相環(huán)采用74HC4046。
專利摘要本實用新型公開了一種有源應(yīng)答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)設(shè)備，要解決的問題是提高有源應(yīng)答器的抗干擾能力。本實用新型的分離電路分離出能量信號和數(shù)據(jù)信號，傳遞給能量提取部分和數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分；能量提取部分由電壓變換隔離部分、濾波部分、整流部分和線性穩(wěn)壓部分順序連接組成；數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分由濾波部分、雙單變換部分、移相部分、頻率振蕩部分、鎖相環(huán)部分順序連接組成。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，分離電路分離出信號，傳遞給能量提取和數(shù)據(jù)時鐘恢復(fù)部分，整流、穩(wěn)壓，提供給有源應(yīng)答器電壓，利用移相、頻率振蕩和倍頻恢復(fù)為輸入數(shù)據(jù)信號的兩倍，其上升沿處在輸入數(shù)據(jù)信號的中間位置，確保采樣的準(zhǔn)確性，提高有源應(yīng)答器的抗干擾能力。
文檔編號H03H11/00GK201479127SQ20092020444
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者馮漢炯, 成世毅, 楊正明, 王國海, 王太忠, 陳晶, 黎景明 申請人:深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司