运用于自动收费系统的相控阵收发组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种运用于自动收费系统的相控阵收发组件，采用相控阵这一核心技术，通过移相器、衰减器及FPGA三种核心器件实现对车辆的精确控制。在一块印制板上，共有4路收发通道，每路通道都具有移相衰减功能，通过FPGA实现对其的控制，从而实现对天线的扫描角度与范围的控制。安装时，仅需通过简单的馈线连接至天线即可实现功能。本实用新型能有效提高ETC系统的整体性能，提高车道的通车速度，提高收费站的效率，降低整机的错误率，减少废气污染、节能减排，改善公路管理单位提供交通服务的质量。
【专利说明】运用于自动收费系统的相控阵收发组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及通信【技术领域】，尤其涉及一种适用于高速公路收费系统的相控阵收发组件。
【背景技术】
[0002]交通是支撑经济良性发展、促进社会全面进步的基础，是先导性产业，在经济和社会发展中的地位极其重要。
[0003]但是，在当前交通发展取得重大成就的同时，也存在着很多问题，如交通安全、交通拥堵及环境污染是困扰当今交通领域的三大难题。依靠现代科技手段，推广ETC系统是改善中国交通的不二选择。但在实施中也暴露出一些明显的不足，如通行速度尚显得比较慢，拥堵时易发生跟车干扰，ETC车道离不开收费员人工干预等。究其技术原因，造成这一结果的主要因素是国内大部分的ETC系统使用的是普通的收发组件，而不是具有相控阵功能的收发组件。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种运用于自动收费系统的相控阵收发组件，采用相控阵克服普通收发组件中存在的诸多不足，提高ETC系统的整体性能，提高车道的通车速度，提高收费站的效率，降低整机的错误率，减少废气污染、节能减排，改善公路管理单位提供交通服务的质量。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]一种运用于自动收费系统的相控阵收发组件，包括一块印制板，所述印制板上设置有4路收发通道，每路收发通道都具有移相器和衰减器，所述印制板上还设置有FPGA，所述FPGA对4路收发通道的移相器和衰减器进行控制。
[0007]其进一步的技术方案为:由接收电路和发射电路组成。
[0008]所述接收电路包括4条接收支路，每条接收支路由顺序连接的低噪放、二级放大器、滤波器、数控移相器及数控衰减器组成，4路接收支路的输出端连接放大器；FPGA连接每条接收支路的数控移相器及数控衰减器。
[0009]所述发射电路包括4条发射支路，每条发射支路由顺序连接的数控移相器、数控衰减器、驱放以及功放组成，补偿放大器连接4路发射支路的输入端；FPGA连接每条发射支路的数控移相器及数控衰减器。
[0010]本实用新型的有益技术效果是:
[0011]本实用新型的技术方案提出了相控阵技术实现ETC的收发功能，解决了现有ETC系统存在的难以克服的不足，提高现有ETC系统的效率和减少出错率。运用移相器、衰减器及FPGA三种核心器件实现对车辆的精确控制。收发采用4路接收合成与4路发射合成，能达到既节约成本又满足实际需要的作用，也能有效抑制杂散的电路结构。
[0012]本实用新型的优势在于:[0013]一、交易距离。本实用新型收发组件的效率大大提高，在发射功率较小情况下仍然能实现较远的交易距离，从使用的情况来看，实测值可达100M之远。
[0014]二、交易速度。由于本实用新型的收发组件能够快速定位车辆并实现车辆跟踪，从应用情况来看，车辆可以在正常行驶状态下进行交易，无需减速，大大提高了效率。
[0015]三、实现多车交易。本实用新型由于实行相控阵技术，可以对天馈的方向进行控制，在车辆较多的情况下，可以实现同车道内，多部车辆同时交易并追踪。
[0016]由于以上优点，本实用新型收发组件能有效提高ETC系统的整体性能，从而提高了车道的通车速度，提高收费站的效率，减少废气污染、节能减排，同时能更好的抗干扰，降低整机的错误率，从而改善公路管理单位提供交通服务的质量。
[0017]本实用新型附加的优点将在下面【具体实施方式】部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1本实用新型的接收电路原理图。
[0019]图2本实用新型的发射电路原理图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步说明。
[0021]本实用新型是一种运用于自动收费系统的相控阵收发组件，主要采用移相器、衰减器及FPGA三种核心器件实现对车辆的精确控制。设计方案是:在一块印制板上，共有4路收发通道，每路收发通道都设置移相器与衰减器，能够对信号进行精确的移相与衰减；通过FPGA对4路收发通道进行控制，实现对天线的扫描角度与范围的控制。安装时，仅需通过简单的馈线将本实用新型连接至天线，即可实现功能。
[0022]图1和图2示出了本实用新型的一种具体实施例电路。在此实施例中，本实用新型由图1的接收电路和图2的发射电路组成。
[0023]如图1所示，在接收信号时，4路外部信号PIN经过天线端子进入低噪放，对信号的噪声进行控制；然后进入二级放大器，并通过滤波器滤除空间的干扰信号；然后通过数控移相器与数控衰减器，完成移向衰减功能；FPGA连接数控移相器与数控衰减器，对其进行控制；最后通过四路的功合将功率合成一路，给数字处理机处理。
[0024]如图2所示，在发射信号时，来自中频模块的信号Xl通过一个补偿放大器后4功分输出，给4条发射支路激励信号；每条发射支路通过数控移相器与数控衰减器实现移相衰减功能；FPGA连接数控移相器与数控衰减器，对其进行控制；然后进入驱放，将信号功率提高到一定程度；最后通过功放实现高功率输出，4路发射信号POUT可通过空间实现合成。
[0025]综合上述图1、图2，实现4路收发的功能。
[0026]本实用新型的核心为相控阵系统，运用相控阵时，必须仔细分析移相器与衰减器的性能。移相器主要完成对信号的相位控制，从而达到精确的空间定位，可选择集成电路移相器，具有小步进、高移相精度的特点，能够满足使用要求。衰减器主要完成对信号幅度的调节，可选择数字衰减器。通过移相器与衰减器的结合就能实现对信号的相位幅度的精确控制。[0027]本实用新型采用FPGA高集成度芯片控制，完成数字控制功能。为了实现精确的车辆控制，须对移相衰减的规律进行深入研究，最终使天线达到既不影响相邻车道的车辆交易，又能很好的完成本车道的交易。通过理论分析，明确相控阵天线波束扫描角与移相器相位角存在的对应关系。为了抑制副瓣电平，各线阵的激励电流幅度应按泰勒分布进行加权，相控阵发射天线软件通过衰减器来实现这种加权。
[0028]以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的基本构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种运用于自动收费系统的相控阵收发组件，其特征在于，包括一块印制板，所述印制板上设置有4路收发通道，每路收发通道都具有移相器和衰减器，所述印制板上还设置有FPGA，所述FPGA对4路收发通道的移相器和衰减器进行控制。
2.根据权利要求1所述运用于自动收费系统的相控阵收发组件，其特征在于，由接收电路和发射电路组成。
3.根据权利要求2所述运用于自动收费系统的相控阵收发组件，其特征在于，所述接收电路包括4条接收支路，每条接收支路由顺序连接的低噪放、二级放大器、滤波器、数控移相器及数控衰减器组成，4路接收支路的输出端连接放大器；FPGA连接每条接收支路的数控移相器及数控衰减器。
4.根据权利要求2所述运用于自动收费系统的相控阵收发组件，其特征在于，所述发射电路包括4条发射支路，每条发射支路由顺序连接的数控移相器、数控衰减器、驱放以及功放组成，补偿放大器连接4路发射支路的输入端；FPGA连接每条发射支路的数控移相器及数控衰减器。
【文档编号】G07B15/06GK203552310SQ201320384680
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】顾敏, 刘阿敏, 张年 申请人:无锡华测电子系统有限公司