专利名称：5.8GHz可变方向图圆极化微带天线阵及馈电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于5.8GHz电子收费系统读写器的高增益可变方向图的圆极化微带天线阵及其馈电装置。
背景技术：
近年来，射频识别技术(RFID)获得重大进展，远距离的RFID标签已经开始应用到高速公路收费领域，这些标签的感应距离一般在几米到十几米，可以实现真正的不停车收费。5.8GHz是目前高速公路不停车收费系统的主要频段。美国和欧洲都制订了5.8GHz的应用于ETC的标准，我国ISO/TC204技术委员会议提出将5.8GHz频段分配给ITS领域的短程通信，其中包括ETC系统。并批准在5.8GHZ频段上进行ETC试验。
天线是RFID系统的重要组成部分，微带天线以它平板的结构，重量轻，易于实现圆极化，双频段等优点，广泛应用于RFID系统。远距离RFID电子收费系统要求天线具有较高的增益以提高通信距离，同时应具有圆极化和较宽的主瓣宽度，以适应不停车收费的需要。当前使用的远距离电子收费系统，当汽车速度稍快时，可能因为在未完成交易过程前就驶出了天线的照射范围而中断交易。而如果增大照射范围，对固定方向图的天线来说，只能增大主瓣宽度，增益下降，在其他条件不变的情况下，通信距离会缩短。本发明提出了一种高增益的圆极化天线阵，同时提出了一种可变方向图组合方式克服了上述缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于5.8GHz电子收费系统读写器的高增益可变方向图的圆极化微带天线阵及其馈电装置。
本发明的技术方案是一种用于5.8GHz电子收费系统读写器的高增益可变方向图的圆极化微带天线阵及其馈电模块，它由三个高增益圆极化微带天线阵相互呈θ角组合而成，θ～(120°-170°)。每个微带天线阵由四个圆极化微带天线单元按照图示的方式排列而成，馈电相位分别为0，90，180，270度，一个微带馈电网络被设计用来满足上述馈电要求。整个天线采用一个由微波电子开关构成的馈电模块对三个天线阵单元进行馈电，在某一时刻，三个天线阵单元中只有一个处于工作状态，当该工作单元接收信号的强度低于设定值时，馈电装置自动按照事先设定的规律切换到下一天线阵单元进行工作，从而产生一组扫描波束。
本发明的优点是提供了一种高增益圆极化微带天线阵的设计形式，同时采用天线阵方向图扫描的方式，克服了普通高增益天线主瓣宽度过窄，不适用于5.8GHz高速公路不停车收费的缺点。图4给出了该天线阵一个是实施例方向图的示意图，单个天线阵单元的主瓣宽度不低于60度，三组天线阵的扫描范围超过120度。
图1是本发明一个实施例的天线侧视图。
图2是本发明一个实施例的一组微带天线阵单元的示意图。
图3是本发明一个实施例的馈电装置示意图。
图4本发明一个实施例的天线方向图扫描的示意图。
具体实施例方式
下面对本发明做进一步详细描述。参见图1，图2，一种用于5.8GHz电子收费系统读写器的高增益可变方向图的圆极化微带天线阵及其馈电装置，它由三个高增益圆极化微带天线阵相互呈150度角组合而成，每个微带天线阵单元由四个圆极化微带天线单元按照图示的方式排列而成，馈电相位分别为0，90，180，270度，一个微带馈电网络被设计用来满足上述馈电要求。单个微带天线阵的增益超过13dB，主瓣宽度大于60度。整个天线采用一个由微波电子开关构成的馈电模块对三个天线阵进行馈电，如图3所示，馈电装置由一个输入端，三个输出端和两根逻辑控制线组成，逻辑控制线上高电平代表1，低电平代表0，00表示无输出，01、10，11分别代表输入端同1、2、3组天线阵单元相连，当前使用天线阵单元的接收信号强度低于设定值时，馈电装置将天线切换到下一天线阵单元，从而产生一组扫描波束。
实施本发明的要点是提供了一种高增益圆极化微带天线阵的设计形式，参见图2。通过图1所示的三组微带天线阵单元的组合样式和馈电装置，实现天线方向图的空间扫描，适应远距离不停车收费系统对天线高增益、宽主瓣宽度的要求。
图4是该天阵方向图扫描的示意图，单个天线阵的主瓣宽度不低于60度，三组天线阵的扫描范围超过120度。
权利要求
1.一种应用于5.8GHz电子收费系统读写器的高增益可变方向图的圆极化微带天线阵及馈电模块，5.8GHz波段是应用高速公路收费的5.8GHz附近多个频率的统称，随标准的不同在5.8GHz附近频率略有不同。
2.根据权利要求1所述的微带天线阵及馈电装置，其特征在于由馈电装置和三个相互呈θ角高增益圆极化微带天线阵单元组合而成，θ～(120°-170°)。
3.根据权利要求1、2所述的微带天线阵及馈电装置，其特征在于三个天线阵单元均由四个双馈点圆极化微带天线单元组成。四个微带天线单元的摆放位置和方向依次变换，形成高增益的圆极化天线。
4.根据权利要求3所述的微带天线阵单元，其特征在于一个微带馈电网络满足四个微带天线单元依次馈电的相位为0、90、180、270度。
5.根据权利要求1、2、3、4所述的微带天线阵及馈电装置，其特征在于采用馈电装置由微波电子开关构成，该模块由一个微波信号输入端，三个输出端和两条逻辑控制线组成。
6.根据权利要求5所述的馈电装置，其特征在于根据两条逻辑控制线的电平确定输入与输出的连接关系。高电平代表1，低电平代表0，00无连接、01输出端1与输入端连接、10输出端2与输入端连接、11输出端3与输入端连接。
7.根据权利要求1、2、3、4、5、6所述的微带天线阵及馈电模块，其特征在于在馈电模块和控制器的控制下，在某一时刻，三个天线阵单元中只有一个处于工作状态，当该工作单元接收信号的强度低于设定值时，馈电装置自动按照事先设定的规律切换到下一天线阵单元进行工作，从而产生一组扫描波束。例如采用主瓣宽度为60度的天线阵单元，θ＝150°，可以实现120度范围的扫描波束。
全文摘要
本发明涉及一种应用于5.8GHz电子收费系统读写器的高增益可变方向图的圆极化微带天线阵及其馈电模块，它由三个高增益圆极化微带天线阵相互呈θ角组合而成，θ～(120°－170°)。采用一个由微波电子开关构成的馈电模块对三个天线阵进行馈电，当装有RFID标签的汽车通过收费站时，馈电模块根据接收标签信号的强度，依次开启三个微带天线阵，从而产生一组扫描波束，完成收费过程。本发明的优点是在不降低增益的情况下，扩大了天线的照射范围，延长了通信的时间，克服了普通高增益天线主瓣宽度过窄，不适用于5.8GHz高速公路不停车收费的缺点。
文档编号H01Q3/24GK1845380SQ200610079049
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者宁焕生 申请人:宁焕生