專利名稱：有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種列車運行控制設備，特別是一種列車運行控制設備的地面 設備。
背景技術：
有源應答器作為中國列車運行控制系統(tǒng)(CTCS- Chinese Train Control System)地面設備中的組成部分，通過空中接口將列車進路信息等地面信息實 時傳送給車載設備。有源應答器與地面軌旁電子單元(LEU-Lineside Electronic Unit)通過一對應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。 所以在有源應答器中需要將接收到的信號中的能量與數(shù)據(jù)信號進分離，并通過 分離出的數(shù)據(jù)信號完成時鐘恢復和解碼。在干擾比較強的電氣化鐵路中，能量 提取和數(shù)據(jù)時鐘恢復在有源應答器的中起到至關重要的作用。現(xiàn)有技術有源應 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)場應用的要求等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，要 解決的問題是提高有源應答器的抗干擾能力。
本發(fā)明采用以下技術方案 一種有源應答器的能量 取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設 備，所述有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備設有分離電路，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。
本發(fā)明的頻率振蕩部分、鎖相環(huán)部分分別連接可編程邏輯器件。
本發(fā)明的分離電路采用變壓器。
本發(fā)明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。
本發(fā)明能量提取部分的整流部分由第501雙二極管和第502雙二極管構成 單相全波整流電路。
本發(fā)明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。
本發(fā)明數(shù)據(jù)時鐘恢復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。
本發(fā)明數(shù)據(jù)時鐘恢復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。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)時鐘恢復部分的頻率振蕩部分采用單穩(wěn)多諧振蕩器。
本發(fā)明變壓器采用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。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，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)時鐘恢復部分，對其進行整流、穩(wěn)壓， 提供給有源應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
高有源應答器的抗干擾能力，從而提高了 CTCS的安全性。


圖1是本發(fā)明實施例的能量提取部分電原理圖。 圖2是本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)時鐘恢復濾波部分電原理圖。 圖3是本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)時鐘恢復雙/單變換部分和移相部分電原理圖。 圖4是本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)時鐘恢復頻率振蕩和鎖相環(huán)部分電原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明的有源應答 器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備設有分離電路，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)信號進行處理并將其恢復 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行低通濾波。第501雙二極管V501和第502雙二極管V502 構成整流部分電路，進行單相全波整流后，變壓器T501次級輸入的差分信號轉(zhuǎn) 變?yōu)橹绷餍盘?。線性穩(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U506 LC4064中，U506將兩路信號進行異或，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U503 74HC4538, 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。AIQOUT作為鎖相環(huán)U504 74HC4046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進行二分頻來實現(xiàn)，U504通過比較AIQOUT與COMPOUT信號 的相位差進行跟蹤鎖定，輸出CLK5信號頻率為AIQOUT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DATAl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DATAl進行數(shù)據(jù) 采樣并完成解碼功能。
權利要求
1.一種有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，其特征在于所述有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備設有分離電路，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)權利要求1所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，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)權利要求2所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，其特征在于所述分離電路采用變壓器。
4. 根據(jù)權利要求3所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，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)權利要求4所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，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)構成單相全波整流電路。
6. 根據(jù)權利要求5所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，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)權利要求6所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，其特征 在于所述數(shù)據(jù)時鐘恢復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)權利要求7所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，其特征 在于所述數(shù)據(jù)時鐘恢復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)權利要求8所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，其特征 在于所述數(shù)據(jù)時鐘恢復部分的頻率振蕩部分采用單穩(wěn)多諧振蕩器(U503)。
10. 根據(jù)權利要求9所述的有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有源應答器的能量提取與數(shù)據(jù)時鐘恢復設備，要解決的問題是提高有源應答器的抗干擾能力。本發(fā)明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。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，分離電路分離出信號，傳遞給能量提取部分和數(shù)據(jù)時鐘恢復部分，整流、穩(wěn)壓，提供給有源應答器電壓信號，利用移相、頻率振蕩和倍頻恢復為輸入數(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，確保采樣的準確性，提高有源應答器的抗干擾能力。
文檔編號H04L29/02GK101651654SQ200910189849
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權日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, 晶 陳, 黎景明 申請人:深圳市遠望谷信息技術股份有限公司