CN101645540A - 集有检波电路的微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了集有检波电路的微带天线，包括由微带天线单元A1，检波二极管D1及匹配电容C1组成。所述检波二极管D1嵌在所述微带天线A1中间，所述检波二极管D1的一极通过过孔与地相连，所述检波二极管D1的另一极与所述微带天线A1相连，所述匹配电容C1通过微带传输线W1与所述微带天线A1相连。本发明通过调整微带天线的几何尺寸和连接位置实现检波二极管的最佳阻抗匹配，提高了微波检波性能，减少了天线面积，简化了天线的复杂度，易于大量生产，特别适用于在专用短程通信系统中作为唤醒和接收天线及在RFID系统中做检波天线应用。
Description
所属技术领域
本发明涉及智能交通系统中的专用短程通信(DSRC)技术领域，尤其是涉及微波专用短程通信中的微波检波天线。
背景技术
专用短程通讯(Dedicated Short Range Communication，简称DSRC)技术主要基于无线通信实现，用于电子不停车收费(ETC)、车辆自动识别等领域。中国DSRC的通信频段是5.8GHz，该频段在抗干扰和信息传输量等技术标准上具有优势。
专用短程通信(DSRC)设备通常包括两个关键设备：车载电子标签(On Board Unit，简称OBU)和路测设备(Road Side Unit，简称RSU)。车载电子标签安装在车辆上、存储车辆信息，用以标记车辆的设备。路侧设备通过无线微波通信读写电子标签所存储的信息。
车载电子标签OBU为了满足长时期使用的要求、减少功耗，采用了射频唤醒的通信方式。车载电子标签OBU通常处于微功耗的状态。当电子标签进入通信区域后，射频唤醒电路产生触发信号使得电子标签进入工作状态。
上述的射频唤醒电路原理就是射频唤醒天线接收到路侧基站发射的微波唤醒信号后经检波电路，滤波放大产生触发信号至微处理器，使其进入工作状态；同时上述检波电路输出信号被进一步解调得到路侧基站发送的数据信息。
采用传统的微波天线和检波电路设计，为了实现良好的性能，天线及检波电路的面积过大，不适用于车载电子标签OBU。现产品中多采用的微波天线和检波电路采用的是一体化腔体结构，虽然面积不大，但是结构复杂，需要多个器件进行匹配，同时为了达到最佳性能，需要加屏蔽盒，增加了量产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供集有检波电路的微带天线，在提高了微波检波性能，减少了天线面积的同时，简化了天线的复杂度，减少成本，易于大量生产。
本发明集有检波电路的微带天线的技术方案是：包括由微带天线单元A1，检波二极管D1及匹配电容C1组成。其特征是：所述检波二极管D1嵌在所述微带天线A1中间，所述检波二极管D1的一极通过过孔与地相连，所述检波二极管D1的另一极与所述微带天线A1相连，所述匹配电容C1通过微带线传输W1与所述微带天线A1相连，微波信号的通过检波二极管D1检波后由微带传输线W1输出。
本发明具有以下几个优点：
(1)采用微带天线，具有低剖面、低成本、易实现圆极化、易于大量生产等优点；
(2)所述检波二极管D1嵌在所述微带天线A1中间，进一步减小了天线和检波电路的整体面积；
(3)所需器件少，检波天线的阻抗匹配简单，易于大量生产和调试。
附图说明
图1一种右旋极化微带天线的结构示意图
图2本发明的集有检波电路的微带天线的结构示意图
图3集有检波电路的微带天线的等效电路示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
本实例应用于智能交通的专用短程通讯。根据国标专用短程通信物理层GBT20851.1-2007的要求，OBU的接收天线采用右旋圆极化天线，其工作频率5.8GHz。
微带天线通常由一个矩形或方形的金属贴片置于接地平面上一片薄层电介质(称为基片)表面所组成，其贴片采用光刻工艺制作。本实例中采用最通用的FR4板材介电常数为4.4，介质基片厚度为1.5毫米的介质基片材料。贴片采用正方形，边长近似四分之一个波长。为了实现右旋圆极化，采用切角结构。如图1所示，其具体尺寸L为11.8毫米，a为1.5毫米。根据公式(1)计算可得图1天线的辐射阻抗为512+0j欧姆。
RR＝90εR 2/(εR-1) (1)
微带天线的馈电方式比较灵活，可以直接采用中心馈电点的方式，馈电点的位置决定了馈电点的输入阻抗，其关系式如公式(2)：
R1n＝RR*cos2(πLp/L ) (2)
由公式(2)可知，当馈电点靠近微带天线边缘时，其馈电点的输入阻抗等于天线的辐射阻抗为512+0j欧姆；当馈电点靠近微带天线中心时，其馈电点的输入阻抗等于0+0j欧姆，相当于虚地点。
在图1微带天线的设计基础上，本发明实现的集有检波电路的微带天线如图2所示：包括由微带天线单元A1，检波二极管D1及匹配电容C1组成。所述检波二极管D1嵌在所述微带天线A1中间，所述检波二极管D1的一极通过过孔与地相连，并且靠近微带天线A1的中心。由上述分析可知微带天线中心附近近似于虚地，所以所述检波二极管D1的接地效果会更好，同时在中心开窗对所述微带天线A1的影响也最小。
如图2所示：所述检波二极管D1的另一极与所述微带天线A1相连，相连位置取决于所述检波二极管D1与微带天线A1馈电点的阻抗匹配。集有检波电路的微带天线的等效电路示意图如图3所示。图中Rin为天线馈电点的输入阻抗、Rdiode为检波二极管的等效并联电阻、Cdiode为检波二极管的等效并联电容、Rdiode为检波二极管的等效并联电阻、Lp和L1为等效传输线、C1为并联匹配电容C1。通过上述公式(2)选取Lp，使得天线馈电点的输入阻抗Rin与检波二极管的等效并联电阻Rdiode相等。
如图2所示：所述匹配电容C1通过微带线传输W1与所述微带天线A1相连，通过调节匹配电容C1距所述微带天线A1的距离L1，以获得在5.8GHz频率上的相应感抗与检波二极管的等效并联电容Cdiode的相应容抗相匹配，以达到最佳的检波性能。考虑极端情况Cdiode为零时，L1可取四分之一波长。
同时电容C1起到隔离高频信号和低频信号的作用。如图2所示，电容C1的左端为5.8Ghz的高频信号部分，电容C1的右端直接输出低频的检波信号。
通过本发明实现的5.8GHz集有检波电路的微带天线结构简单、天线面积小，成本低、检波天线的阻抗匹配容易，易于大量生产和调试。
以上所述为本发明针对智能交通的专用短程通讯应用的一个具体实施例子，同时可应用于不同频率、不同天线极化、不同检波要求的应用上，例如RFID应用等。
Claims (5)
1、集有检波电路的微带天线，包括由微带天线单元A1，检波二极管D1及匹配电容C1组成，其特征是：所述检波二极管D1嵌在所述微带天线A1中间，所述检波二极管D1的一极通过过孔与地相连，所述检波二极管D1的另一极与所述微带天线A1相连，所述匹配电容C1通过微带传输线W1与所述微带天线A1相连，微波信号的通过检波二极管D1检波后由微带传输线W1输出。
2、根据权利要求1所述集有检波电路的微带天线，其特征是：所述微带天线单元A1是线性极化微带天线，或者圆极化微带天线。
3、根据权利要求1所述集有检波电路的微带天线，其特征是：所述微带天线A1和所述检波二极管D1处在同一层介质上。
4、根据权利要求1所述集有检波电路的微带天线，其特征是：所述匹配电容C1通过微带传输线W1与所述微带天线A1相连，所述匹配电容C1另一端与地相连。
5、根据权利要求4所述匹配电容C1通过微带传输线W1与所述微带天线A1相连，其特征是：通过调节匹配电容C1距所述微带天线A1的距离，实现所述检波二极管D1的阻抗匹配。
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| CN200910169839A CN101645540A (zh) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | 集有检波电路的微带天线 |
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| Publication Number | Publication Date |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US5394159A (en) * | 1993-11-02 | 1995-02-28 | At&T Corp. | Microstrip patch antenna with embedded detector |
| CN101194441A (zh) * | 2005-04-07 | 2008-06-04 | 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 | 天线装置 |
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2009
- 2009-09-04 CN CN200910169839A patent/CN101645540A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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