[發明專利]應用于ETC系統的相控陣天線及其使用方法

有效

• 申請號: 201110366035.3
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102509901A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 黃衛民
• 申請（專利權）人: 廣州市埃特斯通訊設備有限公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q3/28;H01Q3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電子不停車收費系統的技術領域，具體說是一種應用于ETC系統的相控陣天線及其使用方法。

背景技術

ETC系統(Electronic?Toll?Collection?System)應用DSRC短程通信(Dedicated?Short?Communication)技術進行車輛與收費站之間的無線數據通訊，通過計算機網路進行收費數據處理，實現不停車自動收費。

ETC系統前端設備主要由路側單元RSU(Raod?Side?Unit)和車載單元OBU(On?Braod?Unit)組成。使用ETC系統，車主只要在車窗上安裝OBU并預存費用或與銀行帳戶綁定，通過收費站時便不用人工繳費，無須停車，費用將從OBU中自動扣除。采用這種收費系統的收費通道，其通行能力是人工收費通道的5到10倍。它特別適于交通繁忙的公路收費站使用。近幾年我國ETC系統的研究和實施取得了一定進展。但有些性能還有待優化、改善，主要表現在：1)通車速度和無人值守的矛盾解決不好。欄桿前置可實現無人值守，但通車速度太慢。2)欄桿后置通車速度快了，但需有人值守處理誤入車輛和交易失敗車輛。3)目前大多采用多個天線來解決這個問題，但這帶來了建設成本的大量增加。4)跟車干擾問題解決不好。通訊區域大了有利于提高通車速度，但會增加跟車干擾，造成前后車位置顛倒的概率升高。通訊區域小，可以防止跟車干擾，但車輛速度較快時，交易失敗的概率會增加。

目前ETC系統中使用的天線性能不能充分發揮自動收費車道的效能，不能完全滿足實際工程的需求，有必要通過先進創新的設計方案來對現有天線的性能進行改善，以緩解車流量日益增大對收費系統的壓力，提高ETC提高ETC系統效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于ETC系統的相控陣天線，實現動態長距離連續通訊，消除跟車干擾，提高交易成功率，提高通車速度，提高ETC系統的使用效率，提高ETC系統建設的性價比，降低ETC系統的建設成本。

本發明通過下述技術方案來實現。

一種應用于ETC系統的相控陣天線，其特征在于：所述應用于ETC系統的相控陣天線包括由天線子陣構成的發射天線陣與由天線子陣構成的接收天線陣，以及相控陣發射組件與相控陣接收組件、波控接口、通訊控制模塊、地感接口、車速計算模塊、車輛跟蹤模塊、電源通訊適配器和安全認證模塊，發射天線陣的天線子陣與接收天線陣的天線子陣分別通過饋線網絡連接至相控陣發射組件和相控陣接收組件的各路射頻信號處理單元，通過對射頻信號處理單元中的移相器和衰減器賦值，實現對各天線子陣的相位和幅值控制，通訊控制模塊負責基帶的編碼/解碼、調制/解調、HDLC/DSRC通迅流程控制，同時，采集地感線圈接口信號，估算車輛位置和速度，計算出波控指令，通過波控接口，分別控制相控陣發射組件與相控陣接收組件的各路移相器和衰減器，實現波束跟蹤車輛，電源通訊適配器和安全認證模塊，實現天線與上位機的有線遠距離通訊連接，并安裝有安全認證模塊PSAM卡。

發射天線陣與接收天線陣均由微帶天線構成，其中微帶天線是在一個薄介質基材上，一面為金屬箔層作為接地板，另一面光刻腐蝕出金屬貼片，利用微帶線和軸線探針對貼片饋電，貼片按規則排列和饋電，且貼片饋電的相位和強度實時調節控制，構成所述發射天線陣與接收天線陣，貼片采用矩形微帶貼片，并通過切角技術實現圓極化，發射天線陣與接收天線陣的貼片數量，根據波束寬度和副瓣電平要求確定。

發射天線陣與接收天線陣均以1x6或1x8微帶天線子陣作為基礎結構，由4～10個子陣構成微帶天線陣列，每個子陣的激勵相位和激勵幅度分別可控制調節，形成一維掃描的數字波束，其中微帶天線子陣中的貼片和所有子陣，均采用泰勒級數分布函數進行幅值加權，所述移相器移相值與波束的偏轉角度存在下列關系：dsin?θ＝λΦ/2π，其中：θ為波束偏轉角度且單位為弧度，Φ為移相器移相值且單位為弧度，d為子陣間的間距且單位為mm，λ為波長且單位為mm；衰減器按照泰勒分布函數加權計算衰減器的賦值。