一种应用于车辆加油ETC无感支付的波束扫描阵列天线的制作方法

rsu设备都是从高速公路收费站rsu设备移植而来。但是加油站rsu设备及车辆扣费场景有很大不同，主要体现在两点：
11.1、高速公路收费站rsu安装方式一般斜挂与横梁上，与地面呈45
°
角，而加油站rsu一般平挂于横梁，与地面平行(如图一所示)。
12.2、高速公路收费站缴费时，车辆处于运动状态，而加油站缴费时，车辆处于静止状态。
13.在加油站etc应用中，存在rsu发射电磁波信号覆盖盲区问题。rsu发射的电磁波信号到达obu位置是两条传输路径的叠加，第一条是rsu发射的电磁波信号直射到obu的路径，第二条是rsu发射电磁波直射到车辆的引擎盖，由金属引擎盖对电磁波产生镜面反射到达obu的路径。由电磁波干涉叠加理论可知，直射波和反射波出现不同相位时，出现一定概率的反向叠加，此时电磁波的幅度减弱，特殊情况当直射波与反射波出现相位相反时，电磁波的幅度趋于零。电磁波干涉叠加(如图二所示)。信号电磁波幅度减弱时，形成rsu信号覆盖盲区,无法唤醒obu工作与rsu交互通讯，无法实现车辆加油etc无感支付。
14.加油站rsu由于与地面水平悬挂，波束叠加反向的几率大为增加。车辆在加油时处于静止状态，不能转移obu位置的波束盲区。目前市面上的etc rsu多为固定波束覆盖的天线，无法解决上述问题，少数拥有相控阵技术的rsu天线可以解决波束实时扫描覆盖，但是成本昂贵，在加油站应用这种低成本要求下无法实用。
15.为了解决上述技术问题，本技术提供一种应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线。


技术实现要素：

16.基于现有技术的不足，本实用新型提供一种应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线，包括射频连接器、射频开关、3db固定移相电桥、微带传输线和天线辐射阵列，所述射频连接器与所述射频开关连接，所述射频开关与所述3db固定移相电桥连接，所述天线辐射阵列通过所述微带传输线与所述3db固定移相电桥连接。
17.作为本实用新型应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的改进，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述射频开关和所述3db固定移相电桥配合使用。
18.作为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的改进，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述3db固定移相电桥为3db固定90
°
移相电桥。
19.作为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的改进，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述天线辐射阵列为两组，每组所述天线辐射阵列包括2*6的阵列天线。
20.作为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的改进，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的每组所述天线辐射阵列馈入的功率相等，相位差为
±
90
°
。
21.作为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的改进，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述射频连接器为50ω特
性阻抗的标准连接器。
22.作为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的改进，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述射频开关包括输入脚、输出脚一和输出脚二，所述3db固定90
°
移相电桥包括输入端一、输入端二、输出端一和输出端二，所述射频开关的所述输出脚一和所述输出脚二分别与所述3db固定90
°
移相电桥的所述输入端一和所述输入端二连接。
23.作为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的改进，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述3db固定90
°
移相电桥的所述输出端一和所述输出端二输出的信号功率相等，相位相差90
°
。
24.与现有技术相比较，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线能够有效解决车辆静止状态时，rsu通信盲区不能与obu正常通讯的问题，相比较传统的rsu固定指向波束天线，本技术可是实现波束实时扫描，实时消除信号覆盖盲区或实时转移盲区位置，从而实现车辆在静止状态时或者遇到通信盲区时，rsu都能与obu正常通讯，确保etc扣费成功；相较于传统相控阵天线波束扫描方案，本技术结构简单，易于组装维护，同时大大地降低设计和制造成本。
附图说明
25.图1为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的现有技术中高速公路收费站rsu安装方式示意图。
26.图2为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的现有技术中电磁波干涉叠加示意图。
27.图3为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的优选实施例的结构示意图。
28.图4为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的优选实施例的所述射频开关信号传输的原理图。
29.图5为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的优选实施例的所述3db固定90
°
移相电桥的工作原理图。
30.图6为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的优选实施例的阵列天线波束赋型算法。
31.图7为本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的优选实施例的波束扫描阵列天线覆盖区域示意图。
32.图中：1、射频连接器，2、射频开关，3、3db固定90
°
移相电桥，4、微带传输线，5、天线辐射阵列。
具体实施方式
33.本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的主要适用于etc不停车收费。
34.参考图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，下文将详细描述本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线。
35.如图1所示，本实施例中的一种应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线，包括射频连接器、射频开关、3db固定移相电桥、微带传输线和天线辐射阵列，所述射频连接器与所述射频开关连接，所述射频开关与所述3db固定移相电桥连接，所述射频开关和所述3db固定移相电桥配合使用，所述天线辐射阵列通过所述微带传输线与所述3db固定移相电桥连接，所述微带传输线是电磁传输路径，设计为符合要求的高频阻抗，高频电磁波在传输线上低反射、低损耗传输。
36.在本实施例中，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述3db固定移相电桥为3db固定90
°
移相电桥，主要将射频信号，分为两路功率相等，且相位相差90
°
的信号，分别传输给两路阵列天线，本技术采用的所述射频开关切换3db固定90
°
移相电桥输入脚方式，实现天线辐射波束的扫描角度和相位变化，直射obu波束及直射汽车引擎盖发生全反射的叠加合成波束幅度和相位也在实时改变，obu位置的信号盲区实时消失或者转移他处，从而保证可rsu与obu通讯和交易正常进行。
37.在本实施例中，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述天线辐射阵列为两组，每组所述天线辐射阵列包括2*6的阵列天线，每组所述天线辐射阵列馈入的功率相等，相位差为
±
90
°
实时切换，实现波束的实时切换，所述天线辐射阵列是将射频信号转换为电磁波辐射的器件。
38.在本实施例中，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述射频连接器为50ω特性阻抗的标准连接器，是连接天线与射频的接口，将射频信号以极低的损耗从射频电路传输至微带阵列天线。
39.参考图4和图6，在本实施例中，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的所述射频开关包括输入脚、输出脚一和输出脚二，所述3db固定90
°
移相电桥包括输入端一、输入端二、输出端一和输出端二，射频信号通过所述射频连接器馈入所述射频开关的所述输入端，所述射频开关的所述输出脚一和所述输出脚二分别与所述3db固定90
°
移相电桥的所述输入端一和所述输入端二连接，实现信号传输，所述3db固定90
°
移相电桥的所述输出端一和所述输出端二输出的信号的功率相等，相位相差90
°
，当所述射频开关切换到输出脚一时，所述3db固定90
°
移相电桥的输出端一相位比所述3db固定90
°
移相电桥的输出端二相位超前90
°
，当所述射频开关切换到输出脚二时，所述3db固定90
°
移相电桥的输出端二相位比所述3db固定90
°
移相电桥的输出端一相位超前90
°
，射频信号通过3db固定90
°
移相电桥输出脚馈入两组阵列天线。信号功率相等，相位相差90
°
，根据图六中的阵列天线的波束合成算法公式，其主波束会发射角度偏移。射频信号从所述3db固定90
°
移相电桥的两个不同输出端馈入天线的信号幅度始终相等，但90
°
相位差会发生交换，从而实现波束指向区域交换和实时扫描，本技术中的所述射频开关由控制信号控制导通脚切换，切换速度是微妙级别，可以满足波束实时扫描的要求。如图7所示给出了两组阵列天线的馈入射频信号相位差为 90度和-90度时波束扫描覆盖的结果。
40.与现有技术相比较，本实用新型的应用于车辆加油etc无感支付的波束扫描阵列天线的具有以下有益效果：能够有效解决车辆静止状态时，rsu通信盲区不能与obu正常通讯的问题，相比较传统的rsu固定指向波束天线，本技术可是实现波束实时扫描，实时消除信号覆盖盲区或实时转移盲区位置，从而实现车辆在静止状态时或者遇到通信盲区时，rsu都能与obu正常通讯，确保etc扣费成功；相较于传统相控阵天线波束扫描方案，本技术结构
还简单，易于组装维护，同时大大地降低设计和制造成本。
41.以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。