路侧设备的阵列天线及电子不停车收费系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种路侧设备的阵列天线及ETC系统，主要包括，天线矩阵，和与天线矩阵连接的馈电网络，天线矩阵包括至少12个天线阵元，天线矩阵中的每一行围绕天线矩阵的列中心线对称分布，每一行在天线矩阵的中心线的两边分别分布3个天线阵元，馈电网络包括级联的阻抗变换段，每个天线阵元的内部刻蚀方形孔。该路侧设备的阵列天线为有效调节天线阵元的尺寸，在天线方形阵元内部刻蚀方形孔。为实现右旋圆极化效果，在方孔内部-45°对称角上增加等边直角三角形。同时采用高输入阻抗的天线阵元，能够有效减小馈电网络对天线整体性能的影响，减小馈电网络的损耗。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及通信
,尤其涉及一种RSU (Roadside Unit,路侧设备)的阵列天线及ETC (Electronic Toll Collection,电子不停车收费)系统。
技术介绍
ETC系统是目前国际上主要研究和推广的自动电子收费系统，适用于高速公路以及交通繁忙的桥梁隧道环境下的车辆收费解决方案。RSU (Roadside Unit，路侧设备)是ETC系统的标准配件，一般安装收费站的车道上。当车辆通过ETC车道时，OBU (On BoardUnit,车载单元)与RSU通过天线发射和接收射频信号，不需停车即可完成ETC收费，从而提高汽车通行速度，有效解决交通堵塞问题。在上述ETC系统的收费过程中，RSU用内置的圆极化阵列天线保证车道路面的有效覆盖，因此，圆极化阵列天线是实现ETC收费系统的重要元件。
技术实现思路
本技术的实施例提供了一种RSU的阵列天线及ETC系统，以实现微带圆极化阵列天线有效地应用于ETC系统。一种路侧设备的阵列天线，包括天线矩阵，和与所述天线矩阵连接的馈电网络，所述天线矩阵包括至少12个天线阵元，所述天线矩阵中的每一行围绕天线矩阵的列中心线对称分布，每一行在天线矩阵的中心线的两边分别分布3个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗变换段，每个天线阵元的内部刻蚀方形孔。由上述本技术的实施例提供的技术方案可以看出，本技术实施例提供的RSU的阵列天线为有效调节天线阵元的尺寸，在天线方形阵元内部刻蚀方形孔。为实现右旋圆极化效果，在方孔内部-45°对称角上增加等边直角三角形。同时采用高输入阻抗的天线阵元，能够有效减小馈电网络对天线整体性能的影响，减小馈电网络的损耗。附图说明图1为本技术实施例提供的一种RSU的阵列天线的具体结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种阻抗变换网络的具体结构图；图3为本技术实施例提供的一种RSU的阵列天线的回波损耗曲线示意图；图4为本技术实施例提供的一种RSU的阵列天线的远场方向示意图；图5为本技术实施例提供的一种RSU的阵列天线的轴比示意图。具体实施方式为便于对本技术实施例的理解， 下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本技术实施例的限定。本技术实施例提供的一种RSU的阵列天线的具体结构示意图如图1所示，包括天线矩阵，和与所述天线矩阵连接的馈电网络，所述天线矩阵包括至少12个天线阵元，所述天线矩阵中的每一行围绕天线矩阵的列中心线对称分布，每一行在天线矩阵的中心线的两边分别分布3个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗变换段，每个天线阵元的内部刻蚀方形孔。在图1 中，由 12 个天线阵元 11、12、13、14、15、16、17、18、19、20 和 21 组成的 2x6天线矩阵，以及馈电网络，每个天线阵元中包括多个天线。上述天线阵元11、12、13、14、15、16等间距、直线设置在第一行中，上述天线阵元17、18、19、20、21和22等间距、直线设置在第二行中，上述第一行、第二行中的6个天线阵元在天线矩阵的中心线两边对称分布，在天线矩阵的列中心线的左边设置第一行中的天线阵元11、12、13、第二行中的天线阵元17、18、19，在天线矩阵的列中心线的右边设置第一行中的天线阵元14、15、16、第二行中的天线阵元20、21和22。同一行的天线阵元之间的距离为O. 5^0. 6个波长，可有效降低副瓣电平。天线阵元单元采用集成共面微带线馈电，各个天线单元采用高输入阻抗方式。为有效调节阵元的尺寸，在各个天线阵元的内部刻蚀方形孔31。为实现右旋圆极化效果，在方行孔31的内部-45°对称角上增加等边直角三角形。同时采用高输入阻抗的天线阵元，能够有效减小馈电网络对天线整体性能的影响。上述阻抗变换网络如图2所示，上述馈电网络包括输入端口 A (馈电点)、12个输出端口 Bl、12和多个微带线。在所述馈电点的两边分别对称设置6个输出端口，在所述馈电点的一边设置的6个输出端口分成两行设置,每一行3个输出端口。天线阵元11的输入端口和馈电网络的输出端口 BI连接，天线阵元12的输入端口和馈电网络的输出端口 B2 连接，天线阵元13的输入端口和馈电网络的输出端口 B3连接，天线阵元14的输入端口和馈电网络的输出端口 B4连接，天线阵元15的输入端口和馈电网络的输出端口 B5连接，天线阵元16的输入端口和馈电网络的输出端口 B6连接，天线阵元17的输入端口和馈电网络的输出端口 B7连接，天线阵元18的输入端口和馈电网络的输出端口 B8连接，天线阵元19的输入端口和馈电网络的输出端口 B9连接，天线阵元20的输入端口和馈电网络的输出端口 BlO连接，天线阵元21的输入端口和馈电网络的输出端口 Bll连接，天线阵元22的输入端口和馈电网络的输出端口 B12连接。各输出端口之间存在4节级联的λ /4的阻抗变换器，输出激励分布符合道尔夫一切比雪夫不等式分布。位于同一行的天线阵元采用串联馈电的方式，各个天线阵元之间的距尚为O. 7个线上波长,馈线总体长度为λ。各输出端口之间的微带线长度为λ,各输出端口的相位差为零。图3为本技术实施例提供的一种RSU的阵列天线的回波损耗曲线示意图，回波损耗示意图反映了该天线吸收天线馈线上的正向能量的能力，在图3中，横坐标表示天线接收的信号的频率，纵坐标表示天线在不同频率下的回波损耗。由图3可以看出，天线在5.8GHz处的回波损耗大于_20dB，在-1OdB以下的带宽接近400MHz，满足ETC系统的需要。本技术实施例提供的一种RSU的阵列天线的远场方向图如图4所示，在图4中，横坐标表示天线的辐射角度，纵坐标表示在不同辐射角度下天线的主瓣增益，由4图可知，由图可知，天线主瓣增益为17dB，第一副瓣为-6dB，垂直场的HPBW为20°，前后比达30dB，可有效的解决ETC系统中邻道干扰问题。图5为RSU的阵列天线的轴比示意图，在图5中，横坐标表示天线的辐射角度，纵坐标表示在不同辐射角度天线的轴比，由图5可以看出，该圆极化微带阵列天线在5. 8GHz频点，轴比约为1. 5dB，完全可以满足工程需要。本专利技术实施例还提供一种ETC系统，该ETC系统中包括RSU，该RSU中包括上述图1所示的阵列天线。本领域普通技术人员可以理解附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本技术所必须的。本领域普通技术人员可以理解实施例中的设备中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的设备中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个设备中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。综上所述，本技术实施例提供的RSU的阵列天线为有效调节天线阵元的尺寸，在天线方形阵元内部刻蚀方形孔。为实现右旋圆极化效果，在方孔内部-45°对称角上增加等边直角三角形。同时采用高输入阻抗的天线阵元，能够有效减小馈电网络对天线整体性能的影响，减小馈电网络的损耗。本技术实施例提供的RSU的阵列天线采用串联馈电网络，有效减小馈电网络复杂度。天线阵元的激励幅度分布按照道尔夫一切比雪夫不等式分布，进而得出各级馈电线的阻抗，并进行λ/4阻抗变换器变换阻抗。单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路侧设备的阵列天线，其特征在于，包括：天线矩阵，和与所述天线矩阵连接的馈电网络，所述天线矩阵包括至少12个天线阵元，所述天线矩阵中的每一行围绕天线矩阵的列中心线对称分布，每一行在天线矩阵的中心线的两边分别分布3个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗变换段，每个天线阵元的内部刻蚀方形孔。

【技术特征摘要】
1.一种路侧设备的阵列天线，其特征在于，包括 天线矩阵，和与所述天线矩阵连接的馈电网络，所述天线矩阵包括至少12个天线阵元，所述天线矩阵中的每一行围绕天线矩阵的列中心线对称分布，每一行在天线矩阵的中心线的两边分别分布3个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗变换段，每个天线阵元的内部刻蚀方形孔。2.根据权利要求1所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，在每个天线阵元的方形孔的内部-45°对称角上增加等边直角三角形。3.根据权利要求1所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，位于同一行的天线阵元采用串联馈电的方式，各个天线阵元之间的距离为O. 7个线上波长。4.根据权利要求1至3任一项所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，所述馈电网络为串联馈电网络。5.根据权利要求4所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏，徐勇，王波，
申请(专利权)人：航天信息股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：