CN102890763A - 抑制临道干扰的方法、耦合器及阅读器 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种抑制临道干扰的方法，包括：不停车收费系统的阅读器通过两天线接收车载机的信号；将所述两天线接收的信号耦合成和信号和差信号；比较所述和信号和差信号的差值；根据所述差值判断所述车载机是否位于所述阅读器所属车道。本发明还提出了一种耦合器和阅读器。本发明的提供的一种抑制临道干扰的方法、耦合器及阅读器，能够准确辨识本车道的车载机。

Description

抑制临道干扰的方法、耦合器及阅读器
技术领域
本发明涉及到通信领域，特别涉及到一种抑制临道干扰的方法、耦合器及阅读器。
背景技术
不停车收费系统属于高速公路通信领域，应用频段为5800MHz，应用场景为高速公路收费，阅读器架设在高速公路收费路口，与汽车的车载机进行通信，进行收费等相关操作，使汽车可以不用减速就能通过收费路口，达到不停车收费的目的。但目前的不停车收费系统存在以下缺陷：通常一个收费站同时有多个并排的车道进行收费，相邻的车道之间间距较小，而阅读器的天线覆盖范围不可能做得很窄(通信区约为自动栏杆前2至10米之间)，在实际运行中会出现临道干扰的现象。使阅读器与相邻车道的车载机发生交易，降低了阅读器的识别准确率。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种抑制临道干扰的方法、耦合器及阅读器，能够准确辨识本车道的车载机。
本发明提出一种抑制临道干扰的方法，包括：
不停车收费系统的阅读器通过两天线接收车载机的信号；
将所述两天线接收的信号耦合成和信号和差信号；
比较所述和信号和差信号的差值；
根据所述差值判断所述车载机是否位于所述阅读器所属车道。
优选地，所述根据差值判断车载机是否位于所述阅读器所属车道包括：
当所述差值大于或等于第一预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道；
当所述差值小于或等于第二预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道的相邻车道。
优选地，所述比较所述和信号和差信号的差值包括：
当所述和信号和差信号为射频信号时，将所述和信号和差信号解调为和基带信号和差基带信号；
计算所述和基带信号和差基带信号的差值。
本发明还提出了一种耦合器，与两天线连接，将所述两天线接收的信号耦合成和信号和差信号。
优选地，所述和信号为两天线接收信号的矢量合成，所述差信号为两天线接收信号的矢量差。
优选地，所述耦合器为微带形式或腔体形式。
本发明还提出了一种不停车收费系统的阅读器，包括两天线和依次连接的耦合器、比较器和数字控制电路，所述两天线分别和所述耦合器连接，用于分别接收车载机的信号；所述耦合器将两天线接收的信号耦合成和信号和差信号；所述比较器，比较所述和射频信号和差射频信号的差值，并将结果输出至数字控制电路；所述数字控制电路根据比较器的输出结果判断所述车载机是否位于所述阅读器所属车道。
优选地，所述数字控制电路具体用于：
当所述差值大于第一预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道；以及当所述差值小于或等于第二预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道的相邻车道。
优选地，所述比较器包括依次连接的射频解调电路、A/D转换器和数字比较芯片，其中，
所述射频解调电路，用于当所述和信号和差信号为射频信号时，将所述和信号和差信号解调为和基带信号和差基带信号；
所述A/D转换器，用于将所述和基带信号和差基带信号进行数模转换；
所述数字比较芯片，用于计算转换后的和基带信号和差基带信号的差值。
优选地，所述和信号为两天线接收信号的矢量合成，所述差信号为两天线接收信号的矢量差。
优选地，所述耦合器为微带形式或腔体形式。
本发明提出的一种抑制临道干扰的方法、耦合器及阅读器，通过两个天线分别接收车载机的信号，并将两天线接收的信号耦合成和信号和差信号，通过和信号和差信号的差值大小判断发送信号的车载机是否位于阅读器所属的车道。
附图说明
图1为本发明抑制临道干扰的方法一实施例的流程示意图；
图2为图1所示方法中和信号的示意图；
图3为图1所示方法中差信号的示意图；
图4为图1所示方法中和信号和差信号的差值与角度的关系示意图；
图5为本发明抑制临道干扰的方法一实施例中判断步骤的流程示意图；
图6为本发明抑制临道干扰的方法一实施例中比较步骤的流程示意图；
图7为本发明耦合器一实施例的结构示意图；
图8为本发明阅读器一实施例的结构示意图；
图9为本发明阅读器一实施例中天线的结构示意图；
图10为本发明阅读器又一实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，提出本发明抑制临道干扰的方法一实施例，包括：
步骤S10、不停车收费系统的阅读器通过两天线接收车载机的信号；
步骤S11、将所述两天线接收的信号耦合成和信号和差信号；
步骤S12、比较所述和信号和差信号的差值；
步骤S13、根据所述差值判断所述车载机是否位于所述阅读器所属车道。
当车辆进入阅读器的通信区(阅读器所在车道或相邻车道)，阅读器检测到车辆上安装的车载机，并和该车载机建立连接。阅读器通过两个天线分别接收到车载机发送的信号，两个天线的性能指标和工作频段相同，两个天线间距比较近，可以安装在一块天线板上，在天线的水平和垂直布局上是对称的，主要作用是同时接收到两路信号。两个天线接收的两路信号通过耦合后转变成和信号和差信号，和信号指的是两个天线接收信号的矢量合成(包括相位和幅值)，差信号指的是两个天线接收信号的矢量差(包括相位和幅值)。如图2，图3所示分别为通过耦合后的和信号和差信号，和信号和差信号对应的不同角度的大小是不同的。和信号在正对方向上能量最大，随着偏角变大能量逐渐变小。差信号在正对方向上的能量最小，随着偏角变大能量逐渐变大。如图4所示，在正对方向时，和信号比较大，差信号比较小，和信号与差信号的差值最大，在偏离了正对方向时，和信号逐渐变小，差信号逐渐变大，和信号与差信号的差值逐渐变小。通过判决差值的大小，从而知道电磁波的来波方向，只有和信号与差信号的差值比较大时，来波方向才来自于本车道的车载机。当和信号与差信号的差值比较小时，来波方向都来自邻车道的车载机，如此就避免了阅读器和邻车道进行交易的可能，从而抑制临道干扰。
本实施例中，通过两个天线分别接收车载机的信号，并将两天线接收的信号耦合成和信号和差信号，通过和信号和差信号的差值大小判断发送信号的车载机是否位于阅读器所属的车道。
参照图5，在一实施例中，步骤S12可包括：
步骤S121、当所述和信号和差信号为射频信号时，将所述和信号和差信号解调为和基带信号和差基带信号；
步骤S122、计算所述和基带信号和差基带信号的差值。
通常阅读器通过天线接收的都是射频信号，由于射频信号的功率无法直接比较，因此将和信号和差信号解调为基带信号形式的和基带信号和差基带信号，对和基带信号和差基带信号进行数模转换，然后计算和基带信号和差基带信号的差值。
参照图6，在上述实施例中，步骤S13可包括：
步骤S131、当所述差值大于或等于第一预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道；
步骤S132、当所述差值小于或等于第二预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道的相邻车道。
为了更准确判断阅读器接收的信号是否来自于阅读器所属的车道，可预先设置第一预设值和第二预设值，当和信号和差信号的差值大于或等于第一预设值时，认为发送信号的车载机位于阅读器所属车道，当和信号和差信号的差值小于或等于第二预设值时，认为发送信号的车载机位于阅读器所属车道的相邻车道。
参照图7，提出本发明耦合器一实施例，该耦合器与两个天线连接，将所述两天线接收的信号耦合成和信号和差信号。所述和信号为两天线接收信号的矢量合成，所述差信号为两天线接收信号的矢量差。
本实施例中，耦合器是一个对相位和能量进行耦合的无源微波器件。其主要作用是通过耦合作用，将两路天线接收到的两路信号转化为和信号和差信号。由于耦合器是敏感器件，可使用金属腔体将其包围，防止外部对耦合器的干扰。耦合器的具体形式可以是微带的形式，也可以是腔体的形式。较佳实施方式是微带线形式，采用国外进口板材，具有4个SMA连接器，其中两个SMA连接器分别与两个天线相连，另外两个SMA连接器分别与两路射频接收电路相连，用于将和信号和差信号输出进行解调。上述耦合器只是一种应用方式，本实施例还可以采用其它多种形式。当两个天线尺寸比较小时，可以将两个天线和耦合器置于同一设备如不停车收费系统的阅读器中，可以大大的降低成本。
本实施例的耦合器主要应用于不停车收费系统的阅读器中，通过两个天线分别接收车载机的信号，并将两天线接收的信号耦合成和信号和差信号，通过和信号和差信号的差值大小判断发送信号的车载机是否位于阅读器所属的车道。
参照图8，提出本发明不停车收费系统的阅读器一实施例，包括两天线10和依次连接的耦合器20、比较器30和数字控制电路40，所述两天线10分别和所述耦合器20连接，用于分别接收车载机的信号；所述耦合器20将两天线10接收的信号耦合成和信号和差信号；所述比较器30，比较所述和射频信号和差射频信号的差值，并将结果输出至数字控制电路40；所述数字控制电路40根据比较器30的输出结果判断所述车载机是否位于所述阅读器所属车道。
在一实施例中，数字控制电路40具体用于：当所述差值大于第一预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道；以及当所述差值小于或等于第二预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道的相邻车道。
在上述实施例中，比较器30包括依次连接的射频解调电路、A/D转换器和数字比较芯片，其中，所述射频解调电路，用于当所述和信号和差信号为射频信号时，将所述和信号和差信号解调为和基带信号和差基带信号；所述A/D转换器，用于将所述和基带信号和差基带信号进行数模转换；所述数字比较芯片，用于计算转换后的和基带信号和差基带信号的差值。
当车辆进入阅读器的通信区(阅读器所在车道或相邻车道)，阅读器检测到车辆上安装的车载机，并和该车载机建立连接。阅读器通过两个天线10分别接收到车载机发送的信号，两个天线10的性能指标和工作频段相同，两个天线10间距比较近，可以安装在一块天线板上，在天线10的水平和垂直布局上是对称的，主要作用是同时接收到两路信号。两个天线10接收的两路信号通过耦合器20后转变成和信号和差信号，和信号指的是两个天线10接收信号的矢量合成(包括相位和幅值)，差信号指的是两个天线10接收信号的矢量差(包括相位和幅值)。如图2，图3所示分别为通过耦合器20后的和信号和差信号，和信号和差信号对应的不同角度的大小是不同的。和信号在正对方向上能量最大，随着偏角变大能量逐渐变小。差信号在正对方向上的能量最小，随着偏角变大能量逐渐变大。如图4所示，在正对方向时，和信号比较大，差信号比较小，和信号与差信号的差值最大，在偏离了正对方向时，和信号逐渐变小，差信号逐渐变大，和信号与差信号的差值逐渐变小。耦合器20将和信号和差信号输出至比较器30，比较器30判决差值的大小并将判决结果输出至数字控制电路40，从而知道电磁波的来波方向，只有和信号与差信号的差值比较大时，来波方向才来自于本车道的车载机。当和信号与差信号的差值比较小时，来波方向都来自邻车道的车载机，如此就避免了阅读器和邻车道进行交易的可能，从而抑制临道干扰。
对于本实施例中使用的天线10，由于不停车收费系统工作频率较高，并且设备安装的厚度比较小，因此可采用微带天线的形式，采用的是国外进口板材。如图9所示，两个天线10是完全一样的，并且是对称的形式。两个天线10分别有一个SMA连接器，通过线缆(通常是射频线缆)与耦合器20相连接。
射频解调电路主要用于当和信号和差信号为射频信号时，将和信号和差信号解调为基带信号，因为射频信号不方便比较功率，而基带信号容易比较大小。在实际应用中，用户可设计解调电路，也可以采用解调芯片。分别采用两种射频解调电路对和信号和差信号进行解调时，对于两路射频解调电路需要定标，保证两路射频解调电路的基本指标一致。
比较器30主要用于比较解调后的和信号和差信号的大小，从而得到差值，可以使用通用的比较器，也可以经过ADC采样后，输出至数字芯片中进行比较。
如图10所示，本实施例的阅读器，可以在原有的阅读器设计上直接进行改进，在原接收链接的基础上增加一条接收链路，使两条接收链路同时接收和信号和差信号。两条天线10在接收车载机信号的同时，还承担发送信号的任务，
本实施例有多个有益效果：
1、通过比较和信号和差信号的差值判断来波方向，大大减少天线10的尺寸，只需两个对称的天线10，降低了复杂度。
2、两个天线10距离非常近，因此两个天线10接收到的信号在传播路径上是完全一致的，通过比较这两路信号的差值判决来波方向可以减少周围环境对电磁波的影响，对环境的适应性高，抗环境干扰能力强。
3、由于天线10尺寸比较小，耦合器20的尺寸比较小，可以设置在一个设备中，大大降低成本。
4、提供了一种全新的解决临道干扰问题的方法，效果远远高于通过其它方式抑制临道干扰的方案。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种抑制临道干扰的方法，其特征在于，包括：
不停车收费系统的阅读器通过两天线接收车载机的信号；
将所述两天线接收的信号耦合成和信号和差信号；
比较所述和信号和差信号的差值；
根据所述差值判断所述车载机是否位于所述阅读器所属车道。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据差值判断车载机是否位于所述阅读器所属车道包括：
当所述差值大于或等于第一预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道；
当所述差值小于或等于第二预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道的相邻车道。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述比较所述和信号和差信号的差值包括：
当所述和信号和差信号为射频信号时，将所述和信号和差信号解调为和基带信号和差基带信号；
计算所述和基带信号和差基带信号的差值。
4.一种耦合器，与两天线连接，其特征在于，将所述两天线接收的信号耦合成和信号和差信号。
5.如权利要求4所述的耦合器，所述和信号为两天线接收信号的矢量合成，所述差信号为两天线接收信号的矢量差。
6.如权利要求4或5所述的耦合器，所述耦合器为微带形式或腔体形式。
7.一种不停车收费系统的阅读器，其特征在于，包括两天线和依次连接的耦合器、比较器和数字控制电路，所述两天线分别和所述耦合器连接，用于分别接收车载机的信号；所述耦合器将两天线接收的信号耦合成和信号和差信号；所述比较器，比较所述和射频信号和差射频信号的差值，并将结果输出至数字控制电路；所述数字控制电路根据比较器的输出结果判断所述车载机是否位于所述阅读器所属车道。
8.如权利要求7所述的阅读器，其特征在于，所述数字控制电路具体用于：
当所述差值大于第一预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道；以及当所述差值小于或等于第二预设值时，所述车载机位于所述阅读器所属车道的相邻车道。
9.如权利要求7或8所述的阅读器，其特征在于，所述比较器包括依次连接的射频解调电路、A/D转换器和数字比较芯片，其中，
所述射频解调电路，用于当所述和信号和差信号为射频信号时，将所述和信号和差信号解调为和基带信号和差基带信号；
所述A/D转换器，用于将所述和基带信号和差基带信号进行数模转换；
所述数字比较芯片，用于计算转换后的和基带信号和差基带信号的差值。
10.如权利要求7或8所述的阅读器，其特征在于，所述耦合器为权利要求5或6所述的耦合器。
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