專利名稱：路側(cè)設備的陣列天線及電子不停車收費系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信技術領域,尤其涉及一種RSU (Roadside Unit,路側(cè)設備)的陣列天線及ETC (Electronic Toll Collection,電子不停車收費)系統(tǒng)。
背景技術：
ETC系統(tǒng)是目前國際上主要研究和推廣的自動電子收費系統(tǒng)，適用于高速公路以及交通繁忙的橋梁隧道環(huán)境下的車輛收費解決方案。RSU (Roadside Unit，路側(cè)設備)是ETC系統(tǒng)的標準配件，一般安裝收費站的車道上。當車輛通過ETC車道時，OBU (On BoardUnit,車載單元)與RSU通過天線發(fā)射和接收射頻信號，不需停車即可完成ETC收費，從而提高汽車通行速度，有效解決交通堵塞問題。在上述ETC系統(tǒng)的收費過程中，RSU用內(nèi)置的圓極化陣列天線保證車道路面的有效覆蓋，因此，圓極化陣列天線是實現(xiàn)ETC收費系統(tǒng)的重要元件。
實用新型內(nèi)容本實用新型的實施例提供了一種RSU的陣列天線及ETC系統(tǒng)，以實現(xiàn)微帶圓極化陣列天線有效地應用于ETC系統(tǒng)。一種路側(cè)設備的陣列天線，包括:天線矩陣，和與所述天線矩陣連接的饋電網(wǎng)絡，所述天線矩陣包括至少12個天線陣元，所述天線矩陣中的每一行圍繞天線矩陣的列中心線對稱分布，每一行在天線矩陣的中心線的兩邊分別分布3個天線陣元，所述饋電網(wǎng)絡包括饋電點、輸出端口和微帶線。由上述本實用新型的實施例提供的技術方案可以看出，本實用新型實施例提供的RSU的陣列天線通過各個天線陣元單元采用集成共面微帶線饋電，并且各個天線單元采用高輸入阻抗方式，從而實現(xiàn)了一種高輸入阻抗微帶圓極化陣列天線。在滿足工程需要的要求下，最大限度地減少陣元單元數(shù)和饋電網(wǎng)絡復雜度，減小饋電網(wǎng)絡的損耗，即使在單元少，單元電流分布變化較大的情況下，饋電網(wǎng)絡線寬變化并不劇烈，阻抗不連續(xù)引起的反射損耗小。
圖1為本實用新型實施例提供的一種RSU的陣列天線的具體結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的一種阻抗變換網(wǎng)絡的具體結構示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的一種RSU的陣列天線的回波損耗曲線示意圖；圖4為本實用新型實施例提供的一種RSU的陣列天線的遠場方向示意圖。
具體實施方式
為便于對本實用新型實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本實用新型實施例的限定。[0013]本實用新型實施例提供的一種RSU的陣列天線的具體結構示意圖如圖1所示，包括:天線矩陣，和與所述天線矩陣連接的饋電網(wǎng)絡，所述天線矩陣包括至少12個天線陣元，所述天線矩陣中的每一行圍繞天線矩陣的列中心線對稱分布，每一行在天線矩陣的中心線的兩邊分別分布3個天線陣元，所述饋電網(wǎng)絡包括饋電點、輸出端口和微帶線。在圖1 中，由 12 個天線陣元 11、12、13、14、15、16、17、18、19、20 和 21 組成的 2x6天線矩陣，每個天線陣元中包括多個天線。本實用新型的天線陣元采用方形微帶天線，為實現(xiàn)右旋圓極化效果，各個天線陣元采用切等邊直角三角形的方式實現(xiàn)微擾，產(chǎn)生二個垂直極化波形成圓極化效果。上述天線陣元11、12、13、14、15、16等間距、直線設置在第一行中，上述天線陣元17、18、19、20、21和22等間距、直線設置在第二行中，上述第一行、第二行中的6個天線陣元在天線矩陣的中心線兩邊對稱分布，在天線矩陣的列中心線的左邊設置第一行中的天線陣元11、12、13、第二行中的天線陣元17、18、19，在天線矩陣的列中心線的右邊設置第一行中的天線陣元14、15、16、第二行中的天線陣元20、21和22。為了達到各個天線陣元之間激勵幅度分布按照道爾夫一切比雪夫不等式分布，激勵相位差為零的目的，同一行的天線陣元之間的距離為0.5^0.6個波長，可有效降低副瓣電平。天線陣元單元采用集成共面微帶線饋電，各個天線單元采用高輸入阻抗方式。上述阻抗變換網(wǎng)絡如圖2所示，上述饋電網(wǎng)絡包括輸入端口 A (饋電點)、12個輸出端口 Bl、12和多個微帶線。在所述饋電點的兩邊分別對稱設置6個輸出端口，在所述饋電點的一邊設置的6個輸出端口分成兩行設置,每一行3個輸出端口。天線陣元11的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 BI連接，天線陣元12的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B2連接，天線陣元13的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B3連接，天線陣元14的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B4連接，天線陣元15的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B5連接，天線陣元16的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B6連接，天線陣元17的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B7連接，天線陣元18的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B8連接，天線陣元19的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B9連接，天線陣元20的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 BlO連接，天線陣元21的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 Bll連接，天線陣元22的輸入端口和饋電網(wǎng)絡的輸出端口 B12連接。各個輸出端口所連接的平行微帶線為四分之一波長的阻抗變換器，各個輸出端口之間的微帶線長度為一個波長，所以各輸出端口的相位差為零。阻抗網(wǎng)絡的比值決定了各端口的輸出激勵分布符合道爾夫一切比雪夫不等式分布。整個阻抗變換網(wǎng)絡結構簡單，占用面積小，可方便運用于圓極化陣列天線饋電。本實用新型的圓極化陣列天線水平半功率角小，天線增益較大，副瓣電平低，背瓣電平也都在國標要求之內(nèi)。圖3為本實用新型實施例提供的一種 RSU的陣列天線的回波損耗曲線示意圖，回波損耗示意圖反映了該天線吸收天線饋線上的正向能量的能力，在圖3中，橫坐標表示天線接收的信號的頻率，縱坐標表示天線在不同頻率下的回波損耗。由圖3可以看出，天線在5.8GHz處的回波損耗接近_20dB，在-1OdB以下的帶寬也有400MHz，滿足ETC系統(tǒng)的需要。本實用新型實施例提供的一種RSU的陣列天線的遠場方向圖如圖4所示，在圖4中，橫坐標表示天線的輻射角度，縱坐標表示在不同輻射角度下天線的主瓣增益，由4圖可知，天線主瓣增益達到16dB，水平場的半功率波瓣寬度僅為18°，且副瓣電平低，前后電平比有30dB，可有效的解決ETC系統(tǒng)中臨道干擾問題。本發(fā)明實施例還提供一種ETC系統(tǒng)，該ETC系統(tǒng)中包括RSU，該RSU中包括上述圖1所示的陣列天線。本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本實用新型所必須的。本領域普通技術人員可以理解:實施例中的設備中的模塊可以按照實施例描述分布于實施例的設備中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個設備中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。綜上所述，本實用新型實施例提供的RSU的陣列天線通過各個天線陣元單元采用集成共面微帶線饋電，并且各個天線單元采用高輸入阻抗方式，從而實現(xiàn)了一種高輸入阻抗微帶圓極化陣列天線。在滿足工程需要的要求下，最大限度地減少陣元單元數(shù)和饋電網(wǎng)絡復雜度，減小饋電網(wǎng)絡的損耗，即使在單元少，單元電流分布變化較大的情況下，饋電網(wǎng)絡線寬變化并不劇烈，阻抗不連續(xù)引起的反射損耗小。本實用新型實施例提供的RSU的陣列天線僅為100mm*180mm,降低了生產(chǎn)與使用成本，整個陣列天線簡介美觀。具有高增益，低副瓣的特點，在車道水垂直方向上天線的半功率角僅為18°，應用于ETC系統(tǒng)路側(cè)設備中可有效解決ETC系統(tǒng)中跟車干擾，領道干擾等問題。本實用新型實施例提供的RSU的陣列天線選用平行饋電的方式，饋電網(wǎng)絡簡單。鑒于各個天線陣元之間的電流按照一定比例分布，各個天線陣元之間采用多節(jié)λ/4阻抗變換節(jié)進行阻抗匹配，反射系數(shù)低，饋電網(wǎng)絡損耗小。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求1.一種路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，包括: 天線矩陣，和與所述天線矩陣連接的饋電網(wǎng)絡，所述天線矩陣包括至少12個天線陣元，所述天線矩陣中的每一行圍繞天線矩陣的列中心線對稱分布，每一行在天線矩陣的中心線的兩邊分別分布3個天線陣元，所述饋電網(wǎng)絡包括饋電點、輸出端口和微帶線。
2.根據(jù)權利要求1所述的路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，所述天線陣元采用方形微帶天線，各個方形天線陣元采用切等邊直角三角形的方式實現(xiàn)微擾。
3.根據(jù)權利要求1所述的路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，位于同一行的天線陣元之間的距離為0.5 0.6個線上波長。
4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡為平行饋電網(wǎng)絡。
5.根據(jù)權利要求4所述的路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡包括一個饋電點和12個輸出端口，以及連接所述饋電點和輸出端口的微帶線，所述微帶線包括阻抗變換段，在所述饋電點的兩邊分別對稱設置6個輸出端口，在所述饋電點的一邊設置的6個輸出端口分成兩行設置，每一行3個輸出端口。
6.根據(jù)權利要求5所述的路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，各個天線陣元分別與饋電網(wǎng)絡的不同的輸出端口連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，各天線陣元的饋電處激勵幅度按照道爾夫一切比雪夫公式分布，各天線陣元的饋電處激勵幅度相位差為零。
8.根據(jù)權利要求6所述的路側(cè)設備的陣列天線，其特征在于，各個天線陣元采用高輸入阻抗方式，各個輸出端口所連接的平行微帶線為四分之一波長的阻抗變換器，各個輸出端口之間的微帶線長度為一個波長。
9.一種電子不停車收費系統(tǒng)，其特征在于，包括:路側(cè)設備，所述路側(cè)設備中包括所述權利要求1至8任一項所述的路側(cè)設備的陣列天線。
專利摘要本實用新型提供一種路側(cè)設備的陣列天線及電子不停車收費系統(tǒng)，主要包括，天線矩陣，和與所述天線矩陣連接的饋電網(wǎng)絡，所述天線矩陣包括至少12個天線陣元，所述天線矩陣中的每一行圍繞天線矩陣的列中心線對稱分布，每一行在天線矩陣的中心線的兩邊分別分布3個天線陣元，所述饋電網(wǎng)絡包括饋電點、輸出端口和微帶線。本實用新型實施例提供的RSU的陣列天線通過各個天線陣元單元采用集成共面微帶線饋電，并且各個天線單元采用高輸入阻抗方式，從而實現(xiàn)了一種高輸入阻抗微帶圓極化陣列天線。在滿足工程需要的要求下，最大限度地減少陣元單元數(shù)和饋電網(wǎng)絡復雜度，減小饋電網(wǎng)絡的損耗。
文檔編號H01Q13/08GK202977739SQ201220575210
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權日2012年11月2日
發(fā)明者周敏, 徐勇, 王波 申請人:航天信息股份有限公司