抑制臨道幹擾的方法、耦合器及閱讀器的製作方法
2023-09-22 17:25:50
專利名稱：抑制臨道幹擾的方法、耦合器及閱讀器的製作方法
技術領域：
本發明涉及到通信領域，特別涉及到一種抑制臨道幹擾的方法、耦合器及閱讀器。
背景技術：
不停車收費系統屬於高速公路通信領域，應用頻段為5800MHz，應用場景為高速公路收費，閱讀器架設在高速公路收費路口，與汽車的車載機進行通信，進行收費等相關操作，使汽車可以不用減速就能通過收費路口，達到不停車收費的目的。但目前的不停車收費系統存在以下缺陷通常一個收費站同時有多個並排的車道進行收費，相鄰的車道之間間距較小，而閱讀器的天線覆蓋範圍不可能做得很窄(通信區約為自動欄杆前2至10米之間)，在實際運行中會出現臨道幹擾的現象。使閱讀器與相鄰車道的車載機發生交易，降低了閱讀器的識別準確率
發明內容
本發明的主要目的為提供一種抑制臨道幹擾的方法、耦合器及閱讀器，能夠準確辨識本車道的車載機。本發明提出一種抑制臨道幹擾的方法，包括不停車收費系統的閱讀器通過兩天線接收車載機的信號；將所述兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號；比較所述和信號和差信號的差值；根據所述差值判斷所述車載機是否位於所述閱讀器所屬車道。優選地，所述根據差值判斷車載機是否位於所述閱讀器所屬車道包括當所述差值大於或等於第一預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道；當所述差值小於或等於第二預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道的相鄰車道。優選地，所述比較所述和信號和差信號的差值包括當所述和信號和差信號為射頻信號時，將所述和信號和差信號解調為和基帶信號和差基帶信號；計算所述和基帶信號和差基帶信號的差值。本發明還提出了一種耦合器，與兩天線連接，將所述兩天線接收的信號耦合成和號和差信號。優選地，所述和信號為兩天線接收信號的矢量合成，所述差信號為兩天線接收信號的矢量差。優選地，所述耦合器為微帶形式或腔體形式。本發明還提出了一種不停車收費系統的閱讀器，包括兩天線和依次連接的耦合器、比較器和數字控制電路，所述兩天線分別和所述耦合器連接，用於分別接收車載機的信號；所述耦合器將兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號；所述比較器，比較所述和射頻信號和差射頻信號的差值，並將結果輸出至數字控制電路；所述數字控制電路根據比較器的輸出結果判斷所述車載機是否位於所述閱讀器所屬車道。優選地，所述數字控制電路具體用於當所述差值大於第一預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道；以及當所述差值小於或等於第二預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道的相鄰車道。優選地，所述比較器包括依次連接的射頻解調電路、A/D轉換器和數字比較晶片，其中，所述射頻解調電路，用於當所述和信號和差信號為射頻信號時，將所述和信號和差信號解調為和基帶信號和差基帶信號；所述A/D轉換器，用於將所述和基帶信號和差基帶信號進行數模轉換；·所述數字比較晶片，用於計算轉換後的和基帶信號和差基帶信號的差值。優選地，所述和信號為兩天線接收信號的矢量合成，所述差信號為兩天線接收信號的矢量差。優選地，所述耦合器為微帶形式或腔體形式。本發明提出的一種抑制臨道幹擾的方法、耦合器及閱讀器，通過兩個天線分別接收車載機的信號，並將兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號，通過和信號和差信號的差值大小判斷發送信號的車載機是否位於閱讀器所屬的車道。
圖I為本發明抑制臨道幹擾的方法一實施例的流程示意圖；圖2為圖I所示方法中和信號的示意圖；圖3為圖I所示方法中差信號的示意圖；圖4為圖I所示方法中和信號和差信號的差值與角度的關係示意圖；圖5為本發明抑制臨道幹擾的方法一實施例中判斷步驟的流程示意圖；圖6為本發明抑制臨道幹擾的方法一實施例中比較步驟的流程示意圖；圖7為本發明耦合器一實施例的結構示意圖；圖8為本發明閱讀器一實施例的結構示意圖；圖9為本發明閱讀器一實施例中天線的結構示意圖；圖10為本發明閱讀器又一實施例的結構示意圖。本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施例方式應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。參照圖1，提出本發明抑制臨道幹擾的方法一實施例，包括步驟S10、不停車收費系統的閱讀器通過兩天線接收車載機的信號；步驟S11、將所述兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號；步驟S12、比較所述和信號和差信號的差值；步驟S13、根據所述差值判斷所述車載機是否位於所述閱讀器所屬車道。當車輛進入閱讀器的通信區(閱讀器所在車道或相鄰車道)，閱讀器檢測到車輛上安裝的車載機，並和該車載機建立連接。閱讀器通過兩個天線分別接收到車載機發送的信號，兩個天線的性能指標和工作頻段相同，兩個天線間距比較近，可以安裝在一塊天線板上，在天線的水平和垂直布局上是對稱的，主要作用是同時接收到兩路信號。兩個天線接收的兩路信號通過耦合後轉變成和信號和差信號，和信號指的是兩個天線接收信號的矢量合成(包括相位和幅值)，差信號指的是兩個天線接收信號的矢量差(包括相位和幅值)。如圖2，圖3所示分別為通過耦合後的和信號和差信號，和信號和差信號對應的不同角度的大小是不同的。和信號在正對方向上能量最大，隨著偏角變大能量逐漸變小。差信號在正對方向上的能量最小，隨著偏角變大能量逐漸變大。如圖4所示，在正對方向時，和信號比較大，差信號比較小，和信號與差信號的差值最大，在偏離了正對方向時，和信號逐漸變小，差信號逐漸變大，和信號與差信號的差值逐漸變小。通過判決差值的大小，從而知道電磁波的來波方向，只有和信號與差信號的差值比較大時，來波方向才來自於本車道的車載機。當和信號與差信號的差值比較小時，來波方向都來自鄰車道的車載機，如此就避免了閱讀器和鄰車道進行交易的可能，從而抑制臨道幹擾。本實施例中，通過兩個天線分別接收車載機的信號，並將兩天線接收的信號耦合 成和信號和差信號，通過和信號和差信號的差值大小判斷發送信號的車載機是否位於閱讀器所屬的車道。參照圖5，在一實施例中，步驟S12可包括步驟S121、當所述和信號和差信號為射頻信號時，將所述和信號和差信號解調為和基帶信號和差基帶信號；步驟S122、計算所述和基帶信號和差基帶信號的差值。通常閱讀器通過天線接收的都是射頻信號，由於射頻信號的功率無法直接比較，因此將和信號和差信號解調為基帶信號形式的和基帶信號和差基帶信號，對和基帶信號和差基帶信號進行數模轉換，然後計算和基帶信號和差基帶信號的差值。參照圖6，在上述實施例中，步驟S13可包括步驟S131、當所述差值大於或等於第一預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道；步驟S132、當所述差值小於或等於第二預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道的相鄰車道。為了更準確判斷閱讀器接收的信號是否來自於閱讀器所屬的車道，可預先設置第一預設值和第二預設值，當和信號和差信號的差值大於或等於第一預設值時，認為發送信號的車載機位於閱讀器所屬車道，當和信號和差信號的差值小於或等於第二預設值時，認為發送信號的車載機位於閱讀器所屬車道的相鄰車道。參照圖7，提出本發明耦合器一實施例，該耦合器與兩個天線連接，將所述兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號。所述和信號為兩天線接收信號的矢量合成，所述差信號為兩天線接收信號的矢量差。本實施例中，耦合器是一個對相位和能量進行耦合的無源微波器件。其主要作用是通過耦合作用，將兩路天線接收到的兩路信號轉化為和信號和差信號。由於耦合器是敏感器件，可使用金屬腔體將其包圍，防止外部對耦合器的幹擾。耦合器的具體形式可以是微帶的形式，也可以是腔體的形式。較佳實施方式是微帶線形式，採用國外進口板材，具有4個SMA連接器，其中兩個SMA連接器分別與兩個天線相連，另外兩個SMA連接器分別與兩路射頻接收電路相連，用於將和信號和差信號輸出進行解調。上述耦合器只是一種應用方式，本實施例還可以採用其它多種形式。當兩個天線尺寸比較小時，可以將兩個天線和耦合器置於同一設備如不停車收費系統的閱讀器中，可以大大的降低成本。本實施例的耦合器主要應用於不停車收費系統的閱讀器中，通過兩個天線分別接收車載機的信號，並將兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號，通過和信號和差信號的差值大小判斷發送信號的車載機是否位於閱讀器所屬的車道。參照圖8，提出本發明不停車收費系統的閱讀器一實施例，包括兩天線10和依次連接的耦合器20、比較器30和數字控制電路40，所述兩天線10分別和所述耦合器20連接，用於分別接收車載機的信號；所述耦合器20將兩天線10接收的信號耦合成和信號和差信號；所述比較器30，比較所述和射頻信號和差射頻信號的差值，並將結果輸出至數字控制電路40 ;所述數字控制電路40根據比較器30的輸出結果判斷所述車載機是否位於所述閱讀器所屬車道。·在一實施例中，數字控制電路40具體用於當所述差值大於第一預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道；以及當所述差值小於或等於第二預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道的相鄰車道。在上述實施例中，比較器30包括依次連接的射頻解調電路、A/D轉換器和數字比較晶片，其中，所述射頻解調電路，用於當所述和信號和差信號為射頻信號時，將所述和信號和差信號解調為和基帶信號和差基帶信號；所述A/D轉換器，用於將所述和基帶信號和差基帶信號進行數模轉換；所述數字比較晶片，用於計算轉換後的和基帶信號和差基帶信號的差值。當車輛進入閱讀器的通信區(閱讀器所在車道或相鄰車道)，閱讀器檢測到車輛上安裝的車載機，並和該車載機建立連接。閱讀器通過兩個天線10分別接收到車載機發送的信號，兩個天線10的性能指標和工作頻段相同，兩個天線10間距比較近，可以安裝在一塊天線板上，在天線10的水平和垂直布局上是對稱的，主要作用是同時接收到兩路信號。兩個天線10接收的兩路信號通過耦合器20後轉變成和信號和差信號，和信號指的是兩個天線10接收信號的矢量合成(包括相位和幅值)，差信號指的是兩個天線10接收信號的矢量差(包括相位和幅值)。如圖2，圖3所示分別為通過耦合器20後的和信號和差信號，和信號和差信號對應的不同角度的大小是不同的。和信號在正對方向上能量最大，隨著偏角變大能量逐漸變小。差信號在正對方向上的能量最小，隨著偏角變大能量逐漸變大。如圖4所示，在正對方向時，和信號比較大，差信號比較小，和信號與差信號的差值最大，在偏離了正對方向時，和信號逐漸變小，差信號逐漸變大，和信號與差信號的差值逐漸變小。耦合器20將和信號和差信號輸出至比較器30，比較器30判決差值的大小並將判決結果輸出至數字控制電路40，從而知道電磁波的來波方向，只有和信號與差信號的差值比較大時，來波方向才來自於本車道的車載機。當和信號與差信號的差值比較小時，來波方向都來自鄰車道的車載機，如此就避免了閱讀器和鄰車道進行交易的可能，從而抑制臨道幹擾。對於本實施例中使用的天線10，由於不停車收費系統工作頻率較高，並且設備安裝的厚度比較小，因此可採用微帶天線的形式，採用的是國外進口板材。如圖9所示，兩個天線10是完全一樣的，並且是對稱的形式。兩個天線10分別有一個SMA連接器，通過線纜(通常是射頻線纜)與耦合器20相連接。射頻解調電路主要用於當和信號和差信號為射頻信號時，將和信號和差信號解調為基帶信號，因為射頻信號不方便比較功率，而基帶信號容易比較大小。在實際應用中，用戶可設計解調電路，也可以採用解調晶片。分別採用兩種射頻解調電路對和信號和差信號進行解調時，對於兩路射頻解調電路需要定標，保證兩路射頻解調電路的基本指標一致。比較器30主要用於比較解調後的和信號和差信號的大小，從而得到差值，可以使用通用的比較器，也可以經過ADC採樣後，輸出至數字晶片中進行比較。如圖10所示，本實施例的閱讀器，可以在原有的閱讀器設計上直接進行改進，在原接收連結的基礎上增加一條接收鏈路，使兩條接收鏈路同時接收和信號和差信號。兩條天線10在接收車載機信號的同時，還承擔發送信號的任務，本實施例有多個有益效果
I、通過比較和信號和差信號的差值判斷來波方向，大大減少天線10的尺寸，只需兩個對稱的天線10，降低了複雜度。2、兩個天線10距離非常近，因此兩個天線10接收到的信號在傳播路徑上是完全一致的，通過比較這兩路信號的差值判決來波方向可以減少周圍環境對電磁波的影響，對環境的適應性高，抗環境幹擾能力強。3、由於天線10尺寸比較小，耦合器20的尺寸比較小,可以設置在一個設備中，大大降低成本。4、提供了一種全新的解決臨道幹擾問題的方法，效果遠遠高於通過其它方式抑制臨道幹擾的方案。以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
權利要求
1.一種抑制臨道幹擾的方法，其特徵在於，包括 不停車收費系統的閱讀器通過兩天線接收車載機的信號； 將所述兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號； 比較所述和信號和差信號的差值； 根據所述差值判斷所述車載機是否位於所述閱讀器所屬車道。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述根據差值判斷車載機是否位於所述閱讀器所屬車道包括 當所述差值大於或等於第一預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道； 當所述差值小於或等於第二預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道的相鄰車道。
3.如權利要求I或2所述的方法，其特徵在於，所述比較所述和信號和差信號的差值包括 當所述和信號和差信號為射頻信號時，將所述和信號和差信號解調為和基帶信號和差基帶信號； 計算所述和基帶信號和差基帶信號的差值。
4.一種耦合器，與兩天線連接，其特徵在於，將所述兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號。
5.如權利要求4所述的耦合器，所述和信號為兩天線接收信號的矢量合成，所述差信號為兩天線接收信號的矢量差。
6.如權利要求4或5所述的耦合器，所述耦合器為微帶形式或腔體形式。
7.—種不停車收費系統的閱讀器，其特徵在於，包括兩天線和依次連接的耦合器、比較器和數字控制電路，所述兩天線分別和所述耦合器連接，用於分別接收車載機的信號；所述耦合器將兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號；所述比較器，比較所述和射頻信號和差射頻信號的差值，並將結果輸出至數字控制電路；所述數字控制電路根據比較器的輸出結果判斷所述車載機是否位於所述閱讀器所屬車道。
8.如權利要求7所述的閱讀器，其特徵在於，所述數字控制電路具體用於 當所述差值大於第一預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道；以及當所述差值小於或等於第二預設值時，所述車載機位於所述閱讀器所屬車道的相鄰車道。
9.如權利要求7或8所述的閱讀器，其特徵在於，所述比較器包括依次連接的射頻解調電路、A/D轉換器和數字比較晶片，其中， 所述射頻解調電路，用於當所述和信號和差信號為射頻信號時，將所述和信號和差信號解調為和基帶信號和差基帶信號； 所述A/D轉換器，用於將所述和基帶信號和差基帶信號進行數模轉換； 所述數字比較晶片，用於計算轉換後的和基帶信號和差基帶信號的差值。
10.如權利要求7或8所述的閱讀器，其特徵在於，所述耦合器為權利要求5或6所述的率禹合器。
全文摘要
本發明揭示了一種抑制臨道幹擾的方法，包括不停車收費系統的閱讀器通過兩天線接收車載機的信號；將所述兩天線接收的信號耦合成和信號和差信號；比較所述和信號和差信號的差值；根據所述差值判斷所述車載機是否位於所述閱讀器所屬車道。本發明還提出了一種耦合器和閱讀器。本發明的提供的一種抑制臨道幹擾的方法、耦合器及閱讀器，能夠準確辨識本車道的車載機。
文檔編號G07B15/06GK102890763SQ20111020392
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月20日 優先權日2011年7月20日
發明者馮春楠, 張欣, 王金龍, 劉勝傑 申請人:中興通訊股份有限公司