专利名称：路侧设备的阵列天线及电子不停车收费系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信技术领域,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。
背景技术：
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 Board Unit,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。
实用新型内容本实用新型的实施例提供了一种RSU的阵列天线及ETC系统，以实现圆极化微带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，和与所述天线矩阵相连的馈电网络，所述天线矩阵包括至少4个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗 变换段，所述4个天线阵元围绕天线矩阵的列中心线对称分布，在天线矩阵的中心线的两边分别分布2个天线阵元。由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的RSU的阵列天线通过在天线矩阵的中心线的两边分别分布2个天线阵元，位于同一边的2个天线阵元关于天线矩阵的列中心线对称，从而实现了馈电网络的阻抗匹配，减小馈电网络的复杂度，性能稳定。本实用新型实施例提供的RSU的阵列天线结构简单，成本低廉，能够解决ETC系统中跨车道DSRC通信问题，符合ETC路侧设备的市场要求。
图1为本实用新型实施例提供的一种RSU的阵列天线的具体结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的一种馈电网络的具体结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的一种RSU的阵列天线的回波损耗曲线示意图；图4为本实用新型实施例提供的一种RSU的阵列天线的远场方向示意图；图5为本实用新型实施例提供的一种RSU的阵列天线的轴比示意图。
具体实施方式
为便于对本实用新型实施例的理解，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实用新型实施例的限定。[0014]本实用新型的RSU的阵列天线的具体结构如图1所示，包括天线矩阵，和与所述天线矩阵相连的馈电网络15，所述天线矩阵包括至少4个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗变换段。在图1中，以4个天线阵元11、12、13、14为例，每个天线阵元中包括多个天线。所述天线矩阵为2*2矩阵，上述4个天线阵元围绕天线矩阵的列中心线对称分布，在天线矩阵的中心线的两边分别分布2个天线阵元，位于同一边的2个天线阵元关于天线矩阵的列中心线对称，位于同一边的两个天线阵元之间的距离为O. 7、. 9个线上波长，各天线阵元与馈电点的距离相等。上述馈电网络由级联的阻抗变换段组成，各个天线阵元与上述馈电网络的馈电点的距离相等。上述馈电网络的结构如图2所示，包括输入端口即馈电点A和4个输出端口B,以及连接所述馈电点A和4个输出端口 B的微带线。所述微带线包括多个阻抗变换段和非阻抗变换段多个阻抗变换段100、200和非阻抗变换段300，其中200为靠近所述天线阵元的第一阻抗变换段，100为靠近所述天线矩阵的列中心的第二阻抗变换段，上述阻抗变换段100,200通常为一段长度约为1/4线上波长的微带线，并且，阻抗变换段100的直径大于阻抗变换段200的直径。通过调整述阻抗变换段100和200的尺寸参数，可以有效地将虚数的负载阻抗变换为实数的输入阻抗。图3为本实用新型的一种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<_15dB，完 全满足ETC系统的需要。本实用新型的一种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，由图4可知，天线的主瓣增益达到13dB，水平场和垂直场的半功率波瓣宽度都为35°。图5给出了本实用新型的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，从图5中我们可以看到，该天线在5. 8GHz频段，其水平场和垂直场轴比小于3dB的角度约为60°，能够满足ETC系统对圆极化要求。本发明实施例还提供一种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实用新型所必须的。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，本实用新型实施例提供的RSU的阵列天线通过在天线矩阵的中心线的两边分别分布2个天线阵元，位于同一边的2个天线阵元关于天线矩阵的列中心线对称，从而实现了馈电网络的阻抗匹配，减小馈电网络的复杂度，性能稳定。本实用新型实施例提供的RSU的阵列天线结构简单，成本低廉，能够解决ETC系统中跨车道DSRC通信问题，符合ETC路侧设备的市场要求。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为 准。
权利要求1.一种路侧设备的阵列天线，其特征在于，包括 天线矩阵，和与所述天线矩阵相连的馈电网络，所述天线矩阵包括至少4个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗变换段，所述4个天线阵元围绕天线矩阵的列中心线对称分布，在天线矩阵的中心线的两边分别分布2个天线阵元。
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，位于同一边的天线阵元之间的距离为O. 7~0· 9个线上波长。
3.根据权利要求1或2所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，所述馈电网络平行馈电网络，包括一个馈电点和4个输出端口，以及连接所述馈电点和4个输出端口的微带线。
4.根据权利要求3所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，所述微带线包括多个阻抗变换段和非阻抗变换段。
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，所述阻抗变换段长度为1/4线上波长的微带线。
6.根据权利要求3所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，各个天线阵元分别与馈电网络的不同的输出端口连接，并且各个天线阵元与馈电点的距离相等。
7.根据权利要求3所述的路侧设备的阵列天线，其特征在于，所述级联的阻抗变换段包括靠近所述天线阵元的第一阻抗变换段和靠近所述天线矩阵的列中心的第二阻抗变换段，所述第二阻抗变换段的直径大于所述第一阻抗变换段的直径。
8.一种电子不停车收费系统，其特征在于，包括路侧设备，所述路侧设备中包括所述权利要求1至7任一项所述的路侧设备的阵列天线。
专利摘要本实用新型提供一种路侧设备的阵列天线及电子不停车收费系统，该天线包括天线矩阵，和与所述天线矩阵相连的馈电网络，所述天线矩阵包括至少4个天线阵元，所述馈电网络包括级联的阻抗变换段，所述4个天线阵元围绕天线矩阵的列中心线对称分布，在天线矩阵的中心线的两边分别分布2个天线阵元。本实用新型实施例提供的路侧设备的阵列天线实现了馈电网络的阻抗匹配，减小馈电网络的复杂度，性能稳定，能够解决ETC系统中跨车道DSRC通信问题，符合ETC路侧设备的市场要求。
文档编号H01Q13/08GK202905951SQ201220575240
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者秦坤, 徐勇, 王波 申请人:航天信息股份有限公司