[发明专利]用于电子不停车收费系统微波读写器的覆层天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种覆层天线，可用于高速公路的电子不停车收费系统。

背景技术

电子不停车收费系统ETC系统是利用无线通信技术、自动识别技术、图像处理技术、计算机网络技术等高新技术的设备和软件所组成的先进系统，以实现车辆无需停车即可自动收取道路通行费用。

ETC系统由路边读写设备RSU、车载单元OBU、地感线圈、自动栏杆机、车辆检测器、费额显示器、稽核系统等几大部分组成。ETC系统是通过路边单元与车载单元进行相互通信和信息交换，以达到对车辆的自动识别，并自动从该用户的专用帐户中扣除通行费，从而实现自动收费的系统。ETC系统的基本流程是：在预定范围内设置减速板、栏杆等装置限制车辆速度；车辆驶入高速公路入口处时，ETC系统通过车载电子标签中的交通卡自动记录该车的车型、牌照、入口时间和地点；到出口处时该系统读到这些数据并同时生成需付费金额，迅速在交通卡中自动扣除。

随着ETC系统在高速公路的广泛应用以及国家电子收费专用短程通信标准GB/T20851-2007的发布，ETC系统中的RSU天线的性能也需要不断发展、完善及提高。现有ETC系统中的RSU天线主要采用微带阵列天线的形式，通过合适的馈电网络来对天线单元组阵，使天线方向性增强。目前大部分厂家采用八单元的天线阵列，也有部分厂商采用十六单元的阵列。但采用微带阵列形式不仅需要设计复杂的馈电网络，而且主瓣波束较宽，副瓣电平较高，易造成领道干扰问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提供一种用于电子不停车收费系统微波读写器的覆层天线，在简化现有天线馈电网络设计的同时提高天线增益和低副瓣特性，有效解决ETC系统的领道干扰，保证高速公路的正常收费。

为达到上述目的，本发明的覆层天线包括：

圆极化辐射贴片、阻抗变换线、50欧姆微带馈线、介质基板、接地板以及频率选择表面覆层，其特征在于：圆极化辐射贴片蚀刻在介质基板上表面的中心位置，并通过阻抗变换线与50欧姆微带馈线相匹配；接地板蚀刻在介质基板的下表面，频率选择表面覆层位于圆极化辐射贴片的正上方，使频率选择表面覆层与接地板之间形成F-P谐振腔。

作为优选，所述的圆极化辐射贴片的边长a为13mm—15.5mm，该贴片的一组对角上均切有一个边长d为1.5mm—3mm的等腰直角三角形。

作为优选，所述的频率选择表面覆层的下表面蚀刻均匀二维周期排列的方形金属单元，该方形金属单元采用8×8阵列排布；该方形金属单元的边长b为13mm—15mm，周期t为15mm—17mm。

作为优选，所述的阻抗变换线的阻值为70Ω～90Ω，长度为1/4波导波长。

作为优选，所述的50欧姆微带馈线的一端与阻抗变换线连接，另一端拉伸至介质基板边缘与50Ω的SMA接头相接，实现阻抗匹配。

作为优选，所述的频率选择表面覆层的下表面通过绝缘支架支撑在圆极化辐射贴片的正上方，且与圆极化辐射贴片的垂直间距为二分之一波长。

作为优选，所述的介质基板与频率选择表面覆层均采用聚四氟乙烯材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1）现有电子不停车收费系统采用复杂的馈电网络来对天线单元组阵，本发明由于只采用了一个圆极化辐射贴片，不需要设计复杂的馈电网络，简化了设计难度。

2）本发明由于其覆层与接地板构成F-P谐振腔，使圆极化辐射贴片辐射出的电磁波透过谐振腔后同相叠加，提高了增益；谐振腔对透射过的电磁波呈汇聚作用，锐化了波束，抑制了副瓣，避免了天线辐射出的能量泄露到相邻车道，能够有效解决邻道干扰问题。

3）本发明中的覆层表面刻蚀方形金属单元，结构简单，易于优化设计。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1的圆极化辐射贴片的结构示意图；

图3为本发明实施例3的圆极化辐射贴片的结构示意图；

图4为本发明的频率选择表面覆层结构示意图；

图5为本发明的输入端反射系数仿真图；

图6为本发明的增益辐射方向图；

图7为本发明的轴比仿真图。

具体实施方式

以下结合附图及其实施例对本发明作进一步描述。

实施例1