缩小型车载天线及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种缩小型车载天线及其设计方法，属于铁路通信领域，包括：隔离匹配单元，用于从传输线中获得最大功率的射频能量，并耦合到发送单元；发送单元，用于将射频能量转换成电磁能量，向地面应答器辐射；接收单元，用于接收地面应答器回应的电磁信号；所述发送单元与接收单元在保持性能不变的基础上实现了尺寸缩小一半，从而实现缩小型车载天线的体积缩小，使缩小型车载天线能在既有机车上应用，提高既有机车的行车安全和可靠性。本发明专利技术在保持性能、电气效果不变的情况下使缩小型车载天线体积缩小一半，大大地节省了安装空间，能应用于安装空间狭小的既有机车上，为车载设备控车提供可靠的路面信息，进一步提高了既有机车的行车安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路通信领域，特别涉及一种为适用于既有机车而设计的。
技术介绍
应答器系统是列车运行控制系统的重要组成部分，应答器系统中的地面应答器存储相关路面信息数据，当列车驶过地面应答器时，应答器传输模块BTM (BaliseTransmission Module)通过普通车载天线向地面应答器福射能量,激活地面应答器，同时接收地面应答器上传的应答器信息，然后车载设备利用对应答器信息进行处理后得到的路面信息数据来实现安全控车，由此可知应答器系统是列车安全运行的重要保障。但是目前除高铁、动车组外，大量的既有机车还不能使用应答器系统这种先进的技术来保证行车安全，因为既有机车底部的有效安装空间狭小，难以安装体积较大的普通车载天线，特别是同时安装两套冗余普通车载天线就更加困难。而且由于既有机车种类繁多，想要通过对既有机车进行机械改造，释放足够的空间来安装普通车载天线的工作量非常大，也很难实现。
技术实现思路
为了解决现有技术中既有机车底部难以安装普通车载天线的问题，本专利技术提供了一种，能较好满足既有机车底部狭小空间的安装需求，从而使应答器系统能在既有机车上安装应用，提高既有机车的行车安全。一种缩小型车载天线，包括: 隔离匹配单元，与传输线连接，用于从所述传输线中获得最大功率的射频能量，将上述射频能量耦合到发送单元； 发送单元，用于将所述接收到的射频能量转换成电磁能量，向地面应答器辐射； 接收单元，用于接收所述地面应答器回应的电磁信号； 所述发送单元与接收单元在保持性能不变的基础上实现了尺寸缩小一半，从而实现了所述缩小型车载天线的体积缩小，使所述缩小型车载天线能够在既有机车上应用，提高了既有机车的行车安全性和可靠性。一种缩小型车载天线的实现方法，包括: 从传输线中获得最大功率的射频能量； 将所述射频能量转换为电磁能量； 将所述电磁能量辐射到所需要的工作方向上。本专利技术有益效果如下:本专利技术提供的在保持性能、电气效果不变的情况下使体积缩小了一半，大大地节省了安装空间，能应用于有效安装空间狭小的既有机车上，从而既有机车能够使用应答器系统来实现与地面应答器之间的通信，为车载设备控车提供可靠的路面信息，进一步提高了既有机车的行车安全。附图说明图1为缩小型车载天线的结构示意 图2为隔离匹配单元的等效电路原理 图3为天线谐振单元的等效电路原理 图4为现有车载天线的辐射方向 图5为现有车载天线在动车组上的安装示意 图6为本专利技术实施例的缩小型车载天线的辐射方向 图7为本专利技术缩小型车载天线在既有机车上的安装示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明确，下面结合本实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。在此，本专利技术的示意性实施方式及其说明主要用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。本专利技术实施例提供了一种缩小型车载天线，如图1示出了该缩小型车载天线的结构示意图，具体包括: 隔离匹配单元，与传输线连接，用于从传输线中获得最大功率的射频能量，将上述射频能量耦合到发送单元； 发送单元，用于将所述接收到的射频能量转换成电磁能量，向地面应答器辐射； 接收单元，用于接收所述地面应答器回应的电磁信号； 所述发送单元与接收单元在保持性能不变的基础上实现了尺寸缩小一半，从而实现了所述缩小型车载天线的体积缩小，使所述缩小型车载天线能够在既有机车上应用，提高了既有机车的行车安全性和可靠性。其中，隔离匹配单元从传输线中获得最大功率的射频能量是为了补偿缩小型车载天线的体积缩小后引起的效率损失，具体通过H型阻抗匹配网络来实现，电路图如图2所示，借助于η型匹配网络可使传输线与缩小型车载天线实现阻抗匹配，从而获取最大功率的射频能量； 相应地，本专利技术实施例中的发送单元由谐振电路与发送线圈组成，由于发送线圈的尺寸缩小了一半，而为了将射频能量尽可能多的转换成电磁能量，所以具体通过设计发送单元的谐振电路从而减小发送线圈阻抗的方法来实现，谐振电路与发送线圈组成的电路图如图3所示； 进一步地，本专利技术实施例中的接收单元由谐振电路与接收线圈组成，其中接收线圈的尺寸也缩小了一半，且谐振电路的原理和发送单元中的谐振电路相似，根据电磁感应原理和天线的“互易性”原理，接收线圈与发射线圈的工作原理是互逆的通用的，在此不再叙述； 并且本专利技术实施例中的接收单元还利用隔离匹配单元通过传输线将接收到的电磁信号传输给BTM ； 由于本专利技术实施例中的发送线圈与接收线圈的尺寸比现有的车载天线中的线圈缩小了一半，因此本实施例中的缩小型车载天线的体积比现有的车载天线的体积缩小了一半，缩小型车载天线的宽度也缩小了一半，宽度具体为0.2米至0.26米之间，从而缩小型车载天线能适用于既有机车上，提高了既有机车的行车安全。进一步地，本实施例中的缩小型车载天线还包括天线自检单元，用于实时检测天线的工作状态，采用电磁感应原理，利用独立的自检线圈发送测试码，实时监测天线的工作状态，BTM 一旦发现接收自检信号异常会立即发出报警信号； 同时，为了使电磁能量集中地向地面应答器辐射，本专利技术实施例提供的缩小型车载天线还包括金属定向反射器，使电磁能量集中的向地面应答器辐射，限制了无效方向上的辐射干扰范围，因此当两套缩小型车载天线冗余安装应用时就可以有效地降低相互之间的干扰，保证两套缩小型车载天线的可靠工作。在本实施例中，既有机车可以只安装一台缩小型车载天线，单套使用，而为了进一步提高行车的可靠性，既有机车上也可以安装两台缩小型车载天线冗余使用，一台主用，一台备用。参见图4，示出了现有车载天线的辐射方向图，从图4可以看出，现有车载天线辐射的电磁能量中仅指向地面的垂直分量(90° )的电磁能量为有效辐射，其余的三个辐射方向(0°、180°、270° )均为无效的干扰辐射，而无效的干扰辐射过强时就会干扰相邻天线的正常工作，因此针对现有车载天线的安装文件规定两台车载天线相邻安装距离必须> 4米，才能保证两台天线的正常工作，如图5所示，在现有的动车组上安装两台车载天线时，两台天线之间的防护距离至少需要大于4米； 进一步地，图6示出了本专利技术缩小型车载天线的辐射方向图，由于本专利技术实施例中的缩小型车载天线中增加了金属定向反射器，使电磁能量集中的向地面垂直分量有效辐射，即集中向地面应答器辐射，限制了无效方向上的辐射干扰范围，因此使得在既有机车上能够安装两台本专利技术实施例中所保护的缩小型车载天线，且两台缩小型车载天线之间的相邻安装距离只要> 0.2米则不会相互造成干扰，能够保证两台缩小型车载天线的可靠工作，具体由于既有机车底部有效空间有限，因此两台缩小型车载天线之间的相邻安装距离为0.2米至2.5米，既极大地节省了安装空间，又能保证干扰最小，并且两套缩小型天线安装在一个整体结构上，构成一体化天线单元，便于安装固定、便于电缆规范走线、便于列车的精确定位，优选的，如图7所示，缩小型车载天线的宽度为0.2米，且两台缩小型车载天线之间的相邻安装距离为0.2米。本专利技术提供的缩小型车载天线能安装于既有机车，从而既有机车能够使用应答器系统来实现与地面应答器之间的通信，特别是天线体积缩小后可以冗余安装双套天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缩小型车载天线，其特征在于，包括：隔离匹配单元，与传输线连接，用于从所述传输线中获得最大功率的射频能量，将上述射频能量耦合到发送单元；发送单元，用于将所述接收到的射频能量转换成电磁能量，向地面应答器辐射；接收单元，用于接收所述地面应答器回应的电磁信号；所述发送单元与接收单元在保持性能不变的基础上实现了尺寸缩小一半，从而实现了所述缩小型车载天线的体积缩小，使所述缩小型车载天线能够在既有机车上应用，提高了既有机车的行车安全性和可靠性。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕彦斌，徐迅，
申请(专利权)人：北京交大思诺科技有限公司，
类型：发明
国别省市：