天线单元、天线阵列和路侧单元制造技术

本申请涉及天线单元、天线阵列和路侧单元。天线单元包括：第一介质板，包含上表面、下表面和辐射贴片，所述辐射贴片贴于所述第一介质板的上表面或下表面；第二介质板，包含与所述下表面相对设置的第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第一表面为导电材料制成的板，且所述第一表面上开设有用于形成多馈点馈电方式的多个耦合缝隙，所述第二表面上设有功分器。与传统的单层方形贴片天线单元相比，本申请的天线单元通过双层介质板的方式，提高了天线的阻抗带宽和轴比带宽，且圆极化特性非常稳定，此外，馈电方式采用了双馈点缝隙耦合的馈电方式，通过底层的功分器对顶层的金属辐射贴片进行耦合馈电，使得辐射更为稳定。

【技术实现步骤摘要】
天线单元、天线阵列和路侧单元
本申请涉及智能交通(ITS!Intelligent Transportat1n System)领域,尤其涉及一种电子不停车收费系统及其使用的路侧单元，以及该路侧单元使用的天线阵列和天线单元。
技术介绍
基于专用短程通信(DSRC,Dedicated Short Range Communicat1n)技术实现的电子不停车收费(ETC，Electronic Toll Collect1n)系统利用安装在车辆上的车载设备(0BU，On-Board Unit)与安装在路边的路侧设备(RSU，Road Side Unit)，在需要收费的地点在车辆行驶过程中进行信息交换，从而实现不停车完成整个收费过程。 在ETC系统中，OBU中的天线较小，具有较低增益且方向性较弱，而RSU中的天线通常采用天线阵列来实现较高的增益、较窄的波束和较低的副瓣电平。所以，OBU和RSU的通信区域主要由RSU中的天线增益及方向性决定。传统的RSU中的天线单元为单层方形贴片天线单元，圆极化特性非常敏感，受周围环境影响很大。 为了有更高的通车速度，RSU与OBU之间的通信区域在纵向(沿车道延伸方向)上的长度应尽可能的长，以保证按规定速度行驶的车辆中的OBU与RSU之间有足够的时间来完成信息交换。在现有的ETC系统中，RSU天线的波束通常都是固定的，仅通过一个波束实现的RSU与OBU之间的通信区域通常不够长，难以提高通车速度，同时也可能导致OBU与RSU由于时间较短导致交易失败。 若希望通信区域在纵向上的长度尽可能的长，最好达到15米甚至20米以上，则要求RSU的天线有较高的增益。显然，在要求高增益的前提下，RSU天线的波束宽度必然会变窄，这使得通过一个固定波束来覆盖O?15米以上的区域成为不可能。
技术实现思路
本申请提供一种天线单元、天线阵列和路侧单元。 根据本申请的第一方面，本申请提供一种天线单元，包括:第一介质板，包含上表面、下表面和辐射贴片，所述辐射贴片表贴于所述第一介质板的上表面或下表面；第二介质板，包含与所述第一介质板的下表面相对设置的第一表面和与所述第一表面相背的第二表面，所述第一表面为导电材料制成的板，且所述第一表面上开设有用于形成多馈点馈电方式的多个耦合缝隙，所述第二表面上设有功分器。 一种实施例中，所述第一介质板和所述第二介质板相互间隔，并在二者之间设置空气介质层。 另一种实施例中，所述第一介质板的介电常数的范围为1.0-5.0。 优选地，所述第一介质板为FR4或聚四氟乙烯材料制成的板。 进一步地，所述多馈点馈电方式为双馈点馈电，所述多个耦合缝隙为两个耦合缝隙，每个耦合缝隙为凹字形，两个耦合缝隙彼此间隔且其背部相互垂直；所述功分器的两个末端在所述第一表面上的投影分别穿过所述两个耦合缝隙的背部。 根据本申请的第二方面，本申请提供一种阵列天线，包括:以行列间隔布置的多个如上所述的天线单元和多个控制开关，所述多个控制开关的个数与列数相同；其中，每一列天线单元彼此之间并联，且彼此间的馈电幅度按切比雪夫分布设计，并保持相位同相，每一列天线单元受控于一个控制开关。 进一步地，每个所述控制开关包括开关元件和两个不同的移向单元。 进一步地，所述开关元件为适用于专用短程通信技术所采用的频段的微波开关；所述移向单元为信号传输线，不同的移向单元具有不同的长度。 优选地，所述多个控制开关只具有两种切换形式，包括全部闭合于同一侧和全部闭合于另一侧。 根据本申请的第三方面，本申请提供一种路侧单元，其包含如上所述的天线阵列。 本申请的有益效果是:与传统的单层方形贴片天线单元相比，本申请的天线单元通过双层介质板的方式，提高了天线的阻抗带宽和轴比带宽，且圆极化特性非常稳定，此夕卜，馈电方式采用了双馈点缝隙耦合的方式，通过底层的功分器对顶层的金属辐射贴片进行耦合馈电，使得辐射更为稳定。 一种实施例中，采用这种天线单元的天线阵列通过控制开关的状态，来改变每一列天线单元之间的馈电电位，从而使该天线阵列的纵向上接收或发射的波束发生改变，使天线阵列拥有两个波束切换的功能，从而为实现远区通信区域和近区通信区域的切换提供可能。 【附图说明】 图1为电子不停车收费系统中RSU的典型安装方式示意图； 图2为电子不停车收费系统中远区通信区域的示意图； 图3为电子不停车收费系统中近区通信区域的示意图； 图4为本申请一种实施例的天线单元的立体示意图； 图5为本申请一种实施例的天线单元的正视示意图； 图6为本申请一种实施例的双波束低副瓣天线阵列的结构示意图； 图7至图10为本申请一种实施例中控制开关的结构示意图； 图11为本申请一种实施例的RSU结构图； 图12为本申请一种实施例的天线阵列的横向方向示意图； 图13为本申请一种实施例的天线阵列的纵向方向示意图； 图14和图15为本申请一种实施例的天线阵列应用在车道上的两种通信区域的测试结果示意图。 【具体实施方式】 在本申请实施例中，如图1所示，RSU100安装在车道收费站的出入口的龙门架200上，且位于车道300中央的上方，具体高度和悬挂角度根据需要进行设置，例如RSU100的高度为5.5米，悬挂角度与车道300的地面之间的夹角为45°，车道300的宽度为3.3米。OBU粘贴在车辆的前挡风玻璃前，当车辆从车道上通过且位于RSU中的天线覆盖在车道上的通信区域内时，OBU被RSU唤醒，被唤醒的OBU与RSU进行通信并完成规定的信息交互，例如OBU上报身份信息，RSU下发收费指令等。 由于OBU和RSU的通信区域主要由RSU中的天线增益及方向性决定，显然，为了避免旁道干扰，即其它车道上的OBU与本车道发生通信，通信区域的横向(垂直于车道延伸方向)宽度应该小于等于车道宽度，同时通信区域过窄又可能会导致本车道上通行车辆内的OBU不能全部覆盖到，从而造成通信失败，所以通信区域的横向宽度也不宜过窄，一种较为合理的通信区域的横向宽度为3.0?3.3米。同时为了有更高的通车速度，通信区域的纵向(与车道延伸方向一致)长度需要尽可能的长。 当通行车辆在距离RSU较远时，RSU与OBU的通信区域如图2所示，在车道纵向5?15米的区域，本文称之为远区通信区域；当通行车辆行驶到与RSU距离较近时，RSU与OBU的通信区域如图3所示，在车道纵向O?8米的区域，本文称之为近区通信区域。也就是说，通信区域的纵向长度由两种状态组成，这两种状态的纵向长度分别为10米和8米，通信区域随着车辆的移动，由远及近覆盖了车辆内OBU所在的区域，这两种通信区域的总的纵向长度长达15米，为OBU和RSU之间的信息交互提供了充足的时间。 基于此，本申请实施例提出一种双波束低副瓣天线阵列来实现动态的通信区域，实现近区通信区域与远区通信区域的结合，从而可增大并延长通信距离，并能为OBU和RSU之间交换信息提供充足的时间，同时为了有效地抑制旁道干扰，天线阵列在横向面上还具有低于-25dB的副瓣电平。当然，其它实施例中也可以是3?4个区域状态，但原理是相近的。下面通过【具体实施方式】结合附图对本申请实施例提出的天线单元、采用这种天线单元的天线阵列、采用这种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天线单元，其特征在于，包括：第一介质板（10），包含上表面、下表面和辐射贴片（101），所述辐射贴片贴于所述第一介质板的上表面或下表面；第二介质板（20），包含与所述第一介质板的下表面相对设置的第一表面（201）和与所述第一表面相背的第二表面，所述第一表面为导电材料制成的板，且所述第一表面上开设有用于形成多馈点馈电方式的多个耦合缝隙（204），所述第二表面上设有功分器（202）。

【技术特征摘要】
1.一种天线单元，其特征在于，包括: 第一介质板(10)，包含上表面、下表面和辐射贴片(101 )，所述辐射贴片贴于所述第一介质板的上表面或下表面； 第二介质板(20),包含与所述第一介质板的下表面相对设置的第一表面(201)和与所述第一表面相背的第二表面，所述第一表面为导电材料制成的板，且所述第一表面上开设有用于形成多馈点馈电方式的多个耦合缝隙(204)，所述第二表面上设有功分器(202)。2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一介质板和所述第二介质板相互间隔，并在二者之间设置空气介质层。3.如权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述第一介质板的介电常数的范围为1.0_5.0 ο4.如权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述第一介质板为FR4或聚四氟乙烯材料制成的板。5.如权利要求1-4任一项所述的天线单元，其特征在于，所述多馈点馈电方式为双馈点馈电，所述多个耦合缝隙为两个耦合缝隙，每个耦合缝隙为凹字形，两个耦合缝隙彼此间隔且其背部相互垂直；所述功分器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周青呈，徐根华，林树亮，李兴锐，
申请(专利权)人：深圳市金溢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44