運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，采用相控陣這一核心技術(shù)，通過移相器、衰減器及FPGA三種核心器件實現(xiàn)對車輛的精確控制。在一塊印制板上，共有4路收發(fā)通道，每路通道都具有移相衰減功能，通過FPGA實現(xiàn)對其的控制，從而實現(xiàn)對天線的掃描角度與范圍的控制。安裝時，僅需通過簡單的饋線連接至天線即可實現(xiàn)功能。本實用新型能有效提高ETC系統(tǒng)的整體性能，提高車道的通車速度，提高收費站的效率，降低整機的錯誤率，減少廢氣污染、節(jié)能減排，改善公路管理單位提供交通服務(wù)的質(zhì)量。
【專利說明】運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于高速公路收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件。
【背景技術(shù)】
[0002]交通是支撐經(jīng)濟良性發(fā)展、促進社會全面進步的基礎(chǔ)，是先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟和社會發(fā)展中的地位極其重要。
[0003]但是，在當(dāng)前交通發(fā)展取得重大成就的同時，也存在著很多問題，如交通安全、交通擁堵及環(huán)境污染是困擾當(dāng)今交通領(lǐng)域的三大難題。依靠現(xiàn)代科技手段，推廣ETC系統(tǒng)是改善中國交通的不二選擇。但在實施中也暴露出一些明顯的不足，如通行速度尚顯得比較慢，擁堵時易發(fā)生跟車干擾，ETC車道離不開收費員人工干預(yù)等。究其技術(shù)原因，造成這一結(jié)果的主要因素是國內(nèi)大部分的ETC系統(tǒng)使用的是普通的收發(fā)組件，而不是具有相控陣功能的收發(fā)組件。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，采用相控陣克服普通收發(fā)組件中存在的諸多不足，提高ETC系統(tǒng)的整體性能，提高車道的通車速度，提高收費站的效率，降低整機的錯誤率，減少廢氣污染、節(jié)能減排，改善公路管理單位提供交通服務(wù)的質(zhì)量。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，包括一塊印制板，所述印制板上設(shè)置有4路收發(fā)通道，每路收發(fā)通道都具有移相器和衰減器，所述印制板上還設(shè)置有FPGA，所述FPGA對4路收發(fā)通道的移相器和衰減器進行控制。
[0007]其進一步的技術(shù)方案為:由接收電路和發(fā)射電路組成。
[0008]所述接收電路包括4條接收支路，每條接收支路由順序連接的低噪放、二級放大器、濾波器、數(shù)控移相器及數(shù)控衰減器組成，4路接收支路的輸出端連接放大器；FPGA連接每條接收支路的數(shù)控移相器及數(shù)控衰減器。
[0009]所述發(fā)射電路包括4條發(fā)射支路，每條發(fā)射支路由順序連接的數(shù)控移相器、數(shù)控衰減器、驅(qū)放以及功放組成，補償放大器連接4路發(fā)射支路的輸入端；FPGA連接每條發(fā)射支路的數(shù)控移相器及數(shù)控衰減器。
[0010]本實用新型的有益技術(shù)效果是:
[0011]本實用新型的技術(shù)方案提出了相控陣技術(shù)實現(xiàn)ETC的收發(fā)功能，解決了現(xiàn)有ETC系統(tǒng)存在的難以克服的不足，提高現(xiàn)有ETC系統(tǒng)的效率和減少出錯率。運用移相器、衰減器及FPGA三種核心器件實現(xiàn)對車輛的精確控制。收發(fā)采用4路接收合成與4路發(fā)射合成，能達到既節(jié)約成本又滿足實際需要的作用，也能有效抑制雜散的電路結(jié)構(gòu)。
[0012]本實用新型的優(yōu)勢在于:[0013]一、交易距離。本實用新型收發(fā)組件的效率大大提高，在發(fā)射功率較小情況下仍然能實現(xiàn)較遠的交易距離，從使用的情況來看，實測值可達100M之遠。
[0014]二、交易速度。由于本實用新型的收發(fā)組件能夠快速定位車輛并實現(xiàn)車輛跟蹤，從應(yīng)用情況來看，車輛可以在正常行駛狀態(tài)下進行交易，無需減速，大大提高了效率。
[0015]三、實現(xiàn)多車交易。本實用新型由于實行相控陣技術(shù)，可以對天饋的方向進行控制，在車輛較多的情況下，可以實現(xiàn)同車道內(nèi)，多部車輛同時交易并追蹤。
[0016]由于以上優(yōu)點，本實用新型收發(fā)組件能有效提高ETC系統(tǒng)的整體性能，從而提高了車道的通車速度，提高收費站的效率，減少廢氣污染、節(jié)能減排，同時能更好的抗干擾，降低整機的錯誤率，從而改善公路管理單位提供交通服務(wù)的質(zhì)量。
[0017]本實用新型附加的優(yōu)點將在下面【具體實施方式】部分的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本實用新型的接收電路原理圖。
[0019]圖2本實用新型的發(fā)射電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步說明。
[0021]本實用新型是一種運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，主要采用移相器、衰減器及FPGA三種核心器件實現(xiàn)對車輛的精確控制。設(shè)計方案是:在一塊印制板上，共有4路收發(fā)通道，每路收發(fā)通道都設(shè)置移相器與衰減器，能夠?qū)π盘栠M行精確的移相與衰減；通過FPGA對4路收發(fā)通道進行控制，實現(xiàn)對天線的掃描角度與范圍的控制。安裝時，僅需通過簡單的饋線將本實用新型連接至天線，即可實現(xiàn)功能。
[0022]圖1和圖2示出了本實用新型的一種具體實施例電路。在此實施例中，本實用新型由圖1的接收電路和圖2的發(fā)射電路組成。
[0023]如圖1所示，在接收信號時，4路外部信號PIN經(jīng)過天線端子進入低噪放，對信號的噪聲進行控制；然后進入二級放大器，并通過濾波器濾除空間的干擾信號；然后通過數(shù)控移相器與數(shù)控衰減器，完成移向衰減功能；FPGA連接數(shù)控移相器與數(shù)控衰減器，對其進行控制；最后通過四路的功合將功率合成一路，給數(shù)字處理機處理。
[0024]如圖2所示，在發(fā)射信號時，來自中頻模塊的信號Xl通過一個補償放大器后4功分輸出，給4條發(fā)射支路激勵信號；每條發(fā)射支路通過數(shù)控移相器與數(shù)控衰減器實現(xiàn)移相衰減功能；FPGA連接數(shù)控移相器與數(shù)控衰減器，對其進行控制；然后進入驅(qū)放，將信號功率提高到一定程度；最后通過功放實現(xiàn)高功率輸出，4路發(fā)射信號POUT可通過空間實現(xiàn)合成。
[0025]綜合上述圖1、圖2，實現(xiàn)4路收發(fā)的功能。
[0026]本實用新型的核心為相控陣系統(tǒng)，運用相控陣時，必須仔細分析移相器與衰減器的性能。移相器主要完成對信號的相位控制，從而達到精確的空間定位，可選擇集成電路移相器，具有小步進、高移相精度的特點，能夠滿足使用要求。衰減器主要完成對信號幅度的調(diào)節(jié)，可選擇數(shù)字衰減器。通過移相器與衰減器的結(jié)合就能實現(xiàn)對信號的相位幅度的精確控制。[0027]本實用新型采用FPGA高集成度芯片控制，完成數(shù)字控制功能。為了實現(xiàn)精確的車輛控制，須對移相衰減的規(guī)律進行深入研究，最終使天線達到既不影響相鄰車道的車輛交易，又能很好的完成本車道的交易。通過理論分析，明確相控陣天線波束掃描角與移相器相位角存在的對應(yīng)關(guān)系。為了抑制副瓣電平，各線陣的激勵電流幅度應(yīng)按泰勒分布進行加權(quán)，相控陣發(fā)射天線軟件通過衰減器來實現(xiàn)這種加權(quán)。
[0028]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認為包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，其特征在于，包括一塊印制板，所述印制板上設(shè)置有4路收發(fā)通道，每路收發(fā)通道都具有移相器和衰減器，所述印制板上還設(shè)置有FPGA，所述FPGA對4路收發(fā)通道的移相器和衰減器進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，其特征在于，由接收電路和發(fā)射電路組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，其特征在于，所述接收電路包括4條接收支路，每條接收支路由順序連接的低噪放、二級放大器、濾波器、數(shù)控移相器及數(shù)控衰減器組成，4路接收支路的輸出端連接放大器；FPGA連接每條接收支路的數(shù)控移相器及數(shù)控衰減器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述運用于自動收費系統(tǒng)的相控陣收發(fā)組件，其特征在于，所述發(fā)射電路包括4條發(fā)射支路，每條發(fā)射支路由順序連接的數(shù)控移相器、數(shù)控衰減器、驅(qū)放以及功放組成，補償放大器連接4路發(fā)射支路的輸入端；FPGA連接每條發(fā)射支路的數(shù)控移相器及數(shù)控衰減器。
【文檔編號】G07B15/06GK203552310SQ201320384680
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】顧敏, 劉阿敏, 張年 申請人:無錫華測電子系統(tǒng)有限公司