一種復(fù)合天線和車載電子標(biāo)簽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合天線和車載電子標(biāo)簽。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，電子不停車收費(fèi)(Electronic Toll Collection，ETC) 系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在高速、隧道、停車場(chǎng)等收費(fèi)出入口，取代人工收費(fèi)，提高收費(fèi)效率，有效地 緩解擁堵問題，同時(shí)降低了有害氣體排放。ETC系統(tǒng)通過安裝于收費(fèi)站車道上的路側(cè)單元 (Road-Side Unit，RSU)和安裝于車輛上的車載電子標(biāo)簽(On Board Unit，0BU)之間進(jìn)行無 線通信和信息交換實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)。
[0003] 目前，高速公路不斷建設(shè)以及我國(guó)目前實(shí)施高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)等實(shí)際情況，在公 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得錯(cuò)綜復(fù)雜、路徑多義性問題以及投資主體多元化的情況下，路徑識(shí)別不僅涉 及到通行車輛如何計(jì)算通行費(fèi)的問題，還涉及得將收入的通行費(fèi)拆分給不同收費(fèi)單位的問 題，關(guān)系到各條高速公路的合法利益，因此如果不考慮車輛實(shí)際行駛路徑，僅依靠記錄車輛 通過高速公路入口、出口信息，實(shí)施收費(fèi)操作則顯得不盡合理。因此，現(xiàn)有技術(shù)中在高速公 路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)中采用多義路徑系統(tǒng)。
[0004] 實(shí)際應(yīng)用中，多義路徑識(shí)別系統(tǒng)基于433MHz的RFID技術(shù)，適用于路網(wǎng)復(fù)雜的多路 徑路段，為高速公路收費(fèi)系統(tǒng)提供準(zhǔn)確可靠的車輛路徑信息，從而進(jìn)行準(zhǔn)確通行費(fèi)用計(jì)算。 為滿足與ETC系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的兼容性，多義路徑識(shí)別系統(tǒng)通常在傳統(tǒng)型電子標(biāo)簽中增加 433MHz路徑識(shí)別功能模塊，使其兼具433MHz路徑識(shí)別功能和國(guó)標(biāo)OBU設(shè)備功能。但是，新增 加的433MHz路徑識(shí)別功能模塊不但會(huì)使電子標(biāo)簽的內(nèi)部空間更加復(fù)雜，還會(huì)對(duì)5.8GHz天 線造成干擾，使各個(gè)天線的輻射性能受到影響。另外，由于電子標(biāo)簽周圍的金屬元器件、車 前窗玻璃也會(huì)對(duì)5.8GHz天線造成干擾，使其方向圖、軸比、增益等性能帶來惡化。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的其中一個(gè)目的在于提供一種復(fù)合天線和車載電子標(biāo)簽，以解決現(xiàn)有 技術(shù)中5.8GHz天線容易受到周圍金屬元器件、車前窗玻璃影響引起的性能惡化，以及新增 加的433MHz路徑識(shí)別功能模塊對(duì)5.8GHz天線造成的干擾。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種復(fù)合天線，包括:第一金 屬層、第一介質(zhì)層、第二金屬層、第二介質(zhì)層和第三金屬層，其中：
[0007] 所述第一金屬層用于作為該復(fù)合天線的地平面；
[0008] 所述第一介質(zhì)層覆蓋在所述第一金屬層的正上方；
[0009] 所述第二金屬層覆蓋在所述第一介質(zhì)層的正上方，用于作為5.8GHz天線輻射片； [0010]所述第二介質(zhì)層設(shè)置在所述第二金屬層的正上方；
[0011]所述第三金屬層設(shè)置在所述第二介質(zhì)層的上面和/或下面，用于作為433MHz天線 輻射片以及復(fù)用為對(duì)5.8GHz天線輻射片所輻射電磁波的方向圖進(jìn)行重構(gòu)的牽引片。
[0012]可選地，所述第二金屬層與所述第三金屬層相互平行，且位于所述第一介質(zhì)層的 同一側(cè)。
[0013] 可選地，所述第二金屬層與所述第三金屬層的垂直相對(duì)距離為2~20mm之間。
[0014]可選地，所述第二金屬層與所述第三金屬層的垂直相對(duì)距離為8.9mm。
[0015] 可選地，所述第三金屬層為長(zhǎng)方形、E形、縫隙式和蛇形中一種或者多種構(gòu)成的天 線輻射片。
[0016] 可選地，所述第三金屬層為蛇形輻射片，且該蛇形輻射片的有效工作頻率為 429.8MHz~436MHz。
[0017] 可選地，所述第三金屬層包括印刷在所述第二介質(zhì)層兩側(cè)的多條螺旋導(dǎo)線，在每 一條螺旋導(dǎo)線的端點(diǎn)處設(shè)置有內(nèi)壁覆有導(dǎo)電材料的導(dǎo)通孔，全部螺旋導(dǎo)線由導(dǎo)通孔連接成 一印制板螺旋天線。
[0018] 可選地，所述第二介質(zhì)層為單層介質(zhì)或多層介質(zhì)。
[0019] 第二方面，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種車載電子標(biāo)簽，包括預(yù)處理電路，用于 對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行編碼與調(diào)制以及對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行檢波、整流、濾波與解碼，還包括權(quán)利要求 上方所述的復(fù)合天線。
[0020] 可選地，上述車載電子標(biāo)簽還包括外殼;所述復(fù)合天線中第二介質(zhì)層固定在所述 外殼上。
[0021] 本實(shí)用新型實(shí)施例通過將第三金屬層作為433MHz天線輻射片單獨(dú)設(shè)置在第二介 質(zhì)層的側(cè)面上，與第二金屬層在空間上分離，從而降低了第一介質(zhì)層上金屬元器件以及 5.8GHz天線輻射片對(duì)433MHz電磁波信號(hào)的干擾;并且，該433MHz天線輻射片設(shè)置在5.8GHz 天線輻射片的正上方，且復(fù)用為5.8GHz天線輻射片的牽引片，對(duì)天線波束輻射方向進(jìn)行重 構(gòu)，抵消了車前窗玻璃及周圍復(fù)雜環(huán)境對(duì)5.8GHz天線輻射片的輻射性能的影響，改善其3dB 波瓣方向圖及軸比。本實(shí)用新型不僅減少了復(fù)雜電磁環(huán)境和車前窗玻璃對(duì)5.8GHz天線方向 圖和增益的影響，還簡(jiǎn)化了增加功能后車載電子標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)，從而保障了車載電子標(biāo)簽的 工作效率。
【附圖說明】
[0022] 通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不 應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0023] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種復(fù)合天線的立體圖；
[0024] 圖2是圖1所示復(fù)合天線A-A'方向上的側(cè)視圖；
[0025] 圖3是微帶天線覆蓋單層介質(zhì)示意圖；
[0026] 圖4是微帶天線覆蓋多層介質(zhì)示意圖；
[0027] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種復(fù)合天線第三金屬層的俯視圖；
[0028] 圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種復(fù)合天線中433MHz天線輻射片的回波損耗特 性Sl 1曲線不意圖；
[0029] 圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種復(fù)合天線中5.8GHz天線輻射片的方向圖對(duì)比 圖；
[0030] 圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種復(fù)合天線中第三金屬層的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下 實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0032] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種復(fù)合天線，如圖1~圖2所示，包括:第一金屬層101、 第一介質(zhì)層201、第二金屬層301、第二介質(zhì)層501和第三金屬層401，其中：
[0033] 第一金屬層101用于作為該復(fù)合天線的地平面；
[0034]第一介質(zhì)層201覆蓋在第一金屬層101的正上方；
[0035]第二金屬層301覆蓋在第一介質(zhì)層201的正上方，用于作為5.8GHz天線福射片； [0036]第二介質(zhì)層501設(shè)置在第二金屬層301的正上方；
[0037]第三金屬層401設(shè)置在第二介質(zhì)層501的上面和/或下面，用于作為433MHz天線福 射片以及復(fù)用為對(duì)5.8GHz天線輻射片所輻射電磁波的方向圖進(jìn)行重構(gòu)的牽引片。
[0038]需要說明的是，本實(shí)用新型中的牽引片，是指該433MHz天線福射片感應(yīng)5.8GHz天 線輻射片所發(fā)出的信號(hào)，并進(jìn)行二次輻射，對(duì)5.8GHz天線輻射片所輻射的電磁波的方向圖 及功率分布進(jìn)行重構(gòu)，以牽引該5.8GHz天線輻射片的方向圖指向5.8GHz天線的正前方。 [0039]本實(shí)用新型實(shí)施例通過將第三金屬層作為433MHz天線輻射片單獨(dú)設(shè)置在第二介 質(zhì)層的上面和/或下面，與第二金屬層在空間上分離，從而降低了第一介質(zhì)層上金屬元器件 以及5.8GHz天線輻射片對(duì)433MHz電磁波信號(hào)的干擾；并且，該433MHz天線輻射片設(shè)置在 5.8GHz天線輻射片的正上方，且復(fù)用為5.8GHz天線輻射片的牽引片，對(duì)天線波束輻射方向 進(jìn)行重構(gòu)，從而抵消了車前窗玻璃及周圍復(fù)雜環(huán)境對(duì)5.8GHz天線輻射片的輻射性能的影 響，改善該5.8GHz天線輻射片3dB波瓣方向圖及軸比。本實(shí)用新型不僅減少433MHz天線輻射 片與5.8GHz天線輻射片之間的相互影響，還簡(jiǎn)化了提高了復(fù)合天線的工作效率。
[0040]實(shí)際應(yīng)用中，第一金屬層101、第一介質(zhì)層201和第二金屬層301設(shè)置在第一塊PCB 電路板上，第二介質(zhì)層501與第三金屬層401設(shè)置在第二塊PCB電路板上。第一 PCB電路板與 第二PCB電路板之間可以相互接觸也可以實(shí)現(xiàn)空間分離，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)具體使 用場(chǎng)景進(jìn)行合理設(shè)置，本實(shí)用新型不作限定。
[0041 ]實(shí)際應(yīng)用中，第二金屬層301設(shè)置有5.8GHz天線輻射片。該5.8GHz天線輻射片還包 括饋線302，用于饋入5.8GHz信號(hào)。并且該5.8GHz天線輻射片為右上角方形切角的微帶天線 形式，以實(shí)現(xiàn)右旋圓極化。
[0042]實(shí)際應(yīng)用中，第三金屬層401設(shè)置有433MHz天線輻射片。該433MHz天線輻射片設(shè)置 在車載電子標(biāo)簽內(nèi)部結(jié)構(gòu)中第二介質(zhì)層501上，與第二金屬層301實(shí)現(xiàn)空間分離，從而實(shí)現(xiàn) 與其他金屬元器件以及5.8GHz天線福射片對(duì)該433MHz天線福射片福射的電磁波信號(hào)的干 擾。
[0043]為降低433MHz天線輻射片與5.8GHz天線輻射片之間相互影響，本實(shí)用新型采用 介質(zhì)覆蓋理論設(shè)計(jì)433MHz天線福射片。實(shí)際應(yīng)用中，車前窗玻璃會(huì)影響5.8GHz天線福射片 的輻射電磁波信號(hào)的諧振頻率、方向圖、輻射效率和增益。圖3是微帶天線覆蓋單層介質(zhì)示 意圖。需要說明的是，上述微帶天線是指本實(shí)用新型上方中的5.8GHz天線輻射片。參見圖3， 在微帶天線的地平面702的上方設(shè)置有介質(zhì)基片703。在該介質(zhì)基片703中設(shè)置有寬邊長(zhǎng)度 為a的微帶天線701。其中，介質(zhì)基片703的介電常數(shù)為εη，厚度為h 1;704為微帶天線的覆蓋 介質(zhì)，介電常數(shù)為εη，厚度為h1(3基于該圖3所示的微帶天線覆蓋模型，該微帶天線701的諧 振頻率變化為：
[0044]
( 1 )
[0045] 式中，A ? 9.26，p ? 0.89,為無覆蓋層時(shí)微帶天線的諧振頻率和自由空間波長(zhǎng)，