CN203102385U - 射频收发装置、路侧单元、etc及智能停车场管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种射频收发装置、路侧单元、ETC及智能停车场管理系统，所述射频收发装置包括接收模块、发射模块、本振模块和收发天线，本振模块与发射模块和接收模块分别电连接；发射模块和接收模块分别与收发天线电连接；本振模块用于产生射频连续波信号，并将其分时输送给发射模块和接收模块；收发天线用于发射第一射频信号和接收第二射频信号。该装置中，发射模块和接收模块在共用一个收发天线的同时还共用一个本振模块，使得发射模块和接收模块所需要的射频连续波信号相同，有效地减少了射频连续波信号的种类数，使互调失真、射频干扰的情况减少，并最大程度的减少射频收发装置的内部部件数量，以降低其成本和调试难度。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能交通领域，具体涉及一种射频收发装置、路侧单元、ETC及智能停车场管理系统。
背景技术
这里，先对本实用新型所用英文缩写名称进行简单说明。
ITS：Intelligent Transport System，即智能交通系统；
DSRC：Dedicated Short Range Communications，即专用短程通信技术；
ETC：Electronic Toll Collection，即电子不停车收费系统；
OBU：On board Unit，即车载单元；
RSU：Rate-Sensor Unit，即路侧单元；
PLL：Phase Locked Loop，即锁相环；
PA：PowerAmplifier，即功率放大器；
ATT：Attenuator，即衰减器；
FM0：即双相间隔码编码；
LNA：Low Noise Amplifier，即低噪声放大器。
ITS智能交通系统是综合通信、控制、交通、计算机等多种技术的现代化交通技术，而其中采用的DSRC系统是通过车载单元（OBU）和沿道路分布的路侧单元设备（RSU）之间进行通信的双向系统。
如说明书附图图1和图2所示，传统的用于RSU的射频收发装置，由发射模块和接收模块两部分独立组成：
1、如说明书附图图1所示，发射模块部分由PLL单元产生5.83GHz或5.84GHz（信道0与信道1）的射频连续波信号，射频连续波信号经过滤波与PA放大，再经过数字ATT进行功率调节送入调制器进行调制，FM0编码的TX数据经过调制器调制到射频连续波信号上，再经过放大和滤波经由发射天线发射到空中，与OBU进行通信。
2、如说明书附图图2所示，接收模块部分，OBU的射频信号（5.79GHz或5.80Ghz，信道0与信道1）经由接收天线接收，射频信号通过滤波器、LNA（低噪声放大器）进入混频器，与PLL单元通过锁相环方式产生的5.72GHz或5.73GHz（信道0与信道1）的射频连续波信号进行上变频，经过混频器产生频率为70Mhz的中频信号，经过滤波及PA放大之后，进入解调器，解调出FM0编码的RX数据。
从上述背景技术介绍中可以看出，接收模块中，PLL单元产生的射频波信号的频率为5.83GHZ或5.84GHZ，而接收模块接收到的频率为5.79GHZ或5.80GHZ，所以，经过混频器后产生的中频频率即为70MHZ，发射模块和接收模块的射频连续波信号（即PLL锁相环产生的射频连续波信号的频率）其频率对应分别5.83GHZ或5.84GHZ，以及5.72GHZ或5.73GHZ这两种组合，这样就存在四种频率，此时，就会造成不同频率之间的互调失真，引发各种射频干扰。
发明内容
本实用新型提供一种射频收发装置、路侧单元、ETC及智能停车场管理系统。
根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供一种射频收发装置，所述装置包括接收模块和发射模块，以及本振模块和收发天线；所述本振模块与所述发射模块和接收模块分别电连接；所述发射模块和接收模块分别与所述收发天线电连接。
根据本实用新型的第二方面，本实用新型提供一种路侧单元，该路侧单元包括主控模块和如本实用新型第一方面所述的射频收发装置，所述主控模块与所述射频收发装置电连接。
根据本实用新型的第三方面，本实用新型提供一种智能停车场管理系统，该系统包括停车场管理中心和如本实用新型第二方面所述的路侧单元，所述路侧单元与所述停车场管理中心信号连接。
根据本实用新型的第四方面，本实用新型提供一种ETC，该ETC包括车载单元和如本实用新型第二方面所述的路侧单元，所述路侧单元与所述车载单元交互通信。
本实用新型的有益效果是：射频收发装置中，发射模块和接收模块在共用一个收发天线的同时还共用一个本振模块，使得发射模块和接收模块所需要的射频连续波信号相同，有效地减少了发射模块和接收模块射频连续波信号的频率的种类数，使互调失真、射频干扰的情况减少，并最大程度的减少射频收发装置内部的器件数量，以降低其成本和调试难度。同时，射频收发装置内设于路侧单元中，降低路侧单元的构造成本，并使路侧单元与OBU通信更加稳定；而路侧单元灵活运用于智能停车场管理系统和ETC中，以有效地利用该路侧单元实现智能停车场的实时安全监控与管理以及ETC的有效收费管理。
附图说明
图1为现有技术中用于DSRC系统中路侧单元的射频收发装置中发射模块的结构示意图；
图2为现有技术中用于DSRC系统中路侧单元的射频收发装置中接收模块的结构示意图；
图3为本实用新型实施例一中用于DSRC系统中路侧单元的射频收发装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例一
请参考图3，为本实施例中用于DSRC系统中路侧单元的射频收发装置的结构示意图。该装置包括：本振模块、发射模块101、接收模块102和收发天线，本振模块与发射模块101和接收模块102分别电连接；发射模块101和接收模块102分别与收发天线电连接；本振模块用于产生射频连续波信号，并将其分时输送给发射模块101和接收模块102；收发天线用于发射第一射频信号和接收第二射频信号。
进一步地，该装置还包括第一射频开关和第二射频开关，本振模块通过第一射频开关与发射模块101和接收模块102分别电连接；发射模块101和接收模块102分别通过第二射频开关与收发天线电连接；第一射频开关用于根据时分复用方式构成本振模块和发射模块101二者电连接的通路；第二射频开关用于根据时分复用方式构成收发天线与发射模块101二者电连接的通路；及，第一射频开关用于根据时分复用方式构成本振模块和接收模块102二者电连接的通路；第二射频开关用于根据时分复用方式构成收发天线与接收模块102二者电连接的通路。
进一步地，该装置还包括环路功率控制模块，环路功率控制模块与收发天线信号连接；环路功率控制模块用于检测与第一射频信号相对应的发射功率，并输出检测到的发射功率。
更进一步地，本振模块包括一个PLL单元，PLL单元与发射模块101和接收模块102分别电连接；PLL单元用于通过锁相环方式产生射频连续波信号，并将产生的射频连续波信号分时输送给发射模块101和接收模块102。
环路功率控制模块包括定向耦合器、检波器和AD转换器，定向耦合器与收发天线信号连接；检波器与定向耦合器电连接；AD转换器与检波器电连接，AD转换器的输出端输出检测到发射功率。
以下，对该实施例中的射频收发装置工作原理进行详细介绍。
发射模块101由第一滤波器1011、第一PA放大器1012、第一数字ATT1013、调制器、第二PA放大器1014和第二滤波器1015组成，第一滤波器1011、第一PA放大器1012、第一数字ATT1013、调制器、第二PA放大器1014和第二滤波器1015依次电连接，请参考说明书附图图3。
接收模块102由第三滤波器1021、第三PA放大器1022、混频器、第二数字ATT1023、LNA、第四滤波器1024、第五滤波器1025、第四PA放大器1026和解调器组成，第三滤波器1021、第三PA放大器1022和混频器依次电连接，第四滤波器1024、LNA、第二数字ATT1023、混频器依次电连接，混频器、第五滤波器1025、第四PA放大器1026和解调器依次电连接，请参考说明书附图图3。
作为本振模块的PLL单元产生5.83GHz或5.84GHz的射频连续波信号，其频率的产生及分配如下：PLL单元为发射模块101和接收模块102分时提供频率源，其产生频率为5.83GHz或5.84GHz（信道0或信道1）的射频连续波信号，这里，一般通过人工设定的方式选择使用的频率（信道0或信道1）；之后，根据预置的时分复用方式控制第一射频开关和第二射频开关，使第一射频开关和第二射频开关同时同步按照时分复用方式进行切换，以将频率为5.83GHz或5.84GHz（信道0或信道1）的射频连续波信号分时分配给发射模块101和接收模块102，采用时分复用方式控制第一射频开关和第二射频开关，即按照“发射-接收-发射-接收”的规律使第一射频开关和第二射频开关同时同步进行不间断切换，第一射频开关切换到“发射”时，第二射频开关同时切换到“发射”，第一射频开关切换到“接收”时，第二射频开关同时切换到“接收”。
当第一射频开关和第二射频开关按照预置的时分复用方式同时同步都切换到发射通路，即第一射频开关和第二射频开关同时分别在触点a接通时，PLL单元产生的频率为5.83GHz或5.84GHz的射频连续波信号进入发射模块101，经过第一滤波器1011的滤波和第一PA放大器1012的放大，再经过第一数字ATT1013进行发射功率的大小调节，送入调制器进行调制，调制器将FM0编码的TX信号调制到射频连续波信号中，再经过第二PA放大器1014和第二滤波器1015，最后经过第二射频开关，由收发天线发射出第一射频信号，发射出的第一射频信号的频率为5.83GHZ或5.84GHZ。
当第一射频开关和第二射频开关按照预置的时分复用方式同时同步都切换到接收通路，即第一射频开关和第二射频开关同时分别在触点b接通时，PLL单元产生的频率为5.83GHz或5.84GHz的射频连续波信号进入接收模块102，经过接收模块102中的第三滤波器1021的滤波和第三PA放大器1022的放大，进入混频器，而OBU产生的第二射频信号（5.79GHz或5.80Ghz，信道0与信道1）经由收发天线接收，经过第四滤波器1024的滤波、LNA和第二数字ATT1023进行发射功率的大小调节，同样送入混频器，混频器将PLL单元产生的频率为5.83GHz或5.84GHz的射频连续波信号与收发天线接收到的频率为5.79GHz或5.80Ghz的第二射频信号进行混频处理，变为频率为40MHZ的中频信号，中频信号经过第五滤波器1025和第四PA放大器1024后，解调器解调出FM0编码的RX数据。
更进一步地，该射频收发装置中还加入了环路功率控制模块，如图3所示，以采用环路功率控制方法控制发射模块101在发射第一射频信号时的发射功率，使发射功率在全温度范围内（-40到-85度）保持稳定：
定向耦合器检测到收发天线发射的第一射频信号，耦合与第一射频信号相对应的发射功率，检波器检测耦合后的发射功率大小，并通过AD转换器将检波器检测到的发射功率输出至路侧单元设备的主控模块，主控模块根据接收到的检测的发射功率控制第一数字ATT1013，如果主控模块接收到的检测的发射功率高于预设值，则调节第一数字ATT1013的发射功率，使其减小，反之，如果主控模块接收到的检测的发射功率低于预设值，则调节第一数字ATT1013的发射功率，使其增大，进而控制收发天线发射出的第一射频信号的功率控制电平，达到稳定发射功率的作用。具体原理是：发射模块101发射第一射频信号时，发射链路的增益会随着温度的变化而变化，比如从0度下降到-10度，增益会提高1dB，此时，主控模块会根据环路功率控制模块中AD转换器输出的发射功率的大小来调整第一数字ATT1013的输出值，比如设定的输出值为23dBm输出，而检测到的发射功率为24dBm，则会调节第一数字ATT1013，使其输出的发射功率值逐步减小，以使定向耦合器耦合后的发射功率经检波器和AD转换器得到的检测值最接近设定的输出值23dBm。
本实施例的射频收发装置中，发射模块101和接收模块102在共用一个收发天线的同时还共用一个PLL单元，一方面减少了PLL单元的数量，使得射频收发装置的成本得到降低；另一方面，使得发射模块101和接收模块102所需要的射频连续波信号相同，有效地减少了发射模块101和接收模块102射频连续波信号的频率的种类数，使互调失真、射频干扰的情况减少，提高产品可靠性；并最大程度的减少射频收发装置的内部结构的复杂性，降低其成本和调试难度；再一方面，采用环路功率控制的方法，提高发射模块101中发射功率的稳定性，使得通信区域的通信信号更加稳定。
实施例二
本实施例提供一种路侧单元，该路侧单元包括主控模块和如实施例一中的射频收发装置，主控模块与射频收发装置电连接，主控模块用于接收射频收发装置输出的检测到的发射功率，并据此控制射频收发装置中的第一数字ATT1013的发射功率。主控模块发送路侧单元与OBU进行双向通信的指令，根据主控模块发送的该指令，射频收发装置中的第一射频开关及第二射频开关同时同步按照时分复用方式使发射通路或接收通路导通，射频收发装置与OBU进行双向通信，射频收发装置向OBU发射第一射频信号，或接收OBU发出的第二射频信号。在发射第一射频信号的过程中，环向功率控制模块进行第一射频信号发射功率大小的检测，并将检测到的发射功率输出至主控模块，主控模块根据接收到的检测的发射功率控制第一数字ATT1013，如果主控模块接收到的检测的发射功率高于预设值，则调节第一数字ATT1013的发射功率，使其减小，反之，如果主控模块接收到的检测的发射功率低于预设值，则调节第一数字ATT1013的发射功率，使其增大，进而控制收发天线发射出的第一射频信号的功率控制电平，达到稳定发射功率的作用，以使发射模块101的发射功率在全温度范围内（-40到-85度）保持稳定。
本实施例中的路侧单元由于内设实施例一的射频收发装置，在与OBU进行双向通信时，既只需共用一个收发天线还只需共用一个PLL单元，因此，在减少了PLL单元的数量，降低该路侧单元的制造成本的同时，还有效地减少了路侧单元内射频连续波信号的频率的种类数，使路侧单元设备与OBU的通信更加稳定，而采用的环路功率控制的方法，能进一步提高路侧单元向OBU发射射频信号进行交互通信时的稳定性。
实施例三
本实施例提供一种智能停车场管理系统，该系统包括停车场管理中心和如实施例二中的路侧单元，二者信号连接。停车场管理中心根据管理需要向路侧单元的主控模块发送管理指令，使路侧单元与OBU进行双向通信。
该实施例中，将实施例二中的路侧单元灵活运用于智能停车场管理中，以有效地利用该路侧单元实现智能停车场的实时安全监控与管理。
实施例四
本实施例提供一种ETC，即一种电子不停车收费系统，该电子不停车收费系统包括车载单元和实施例二所述的路侧单元，车载单元和路侧单元进行交互通信。
该实施例中，将实施例二中的路侧单元灵活运用于电子不停车收费系统中，以有效地利用该路侧单元和车载单元的交互通信以实现电子不停车收费系统的实时安全监控与收费管理。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (10)
1.一种射频收发装置，包括接收模块、发射模块、本振模块和收发天线，其特征在于，
所述本振模块与所述发射模块和接收模块分别电连接；
所述发射模块和接收模块分别与所述收发天线电连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第一射频开关和第二射频开关，
所述本振模块通过所述第一射频开关与所述发射模块和接收模块分别电连接；
所述发射模块和接收模块分别通过所述第二射频开关与所述收发天线电连接。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述本振模块包括PLL单元，所述PLL单元与所述发射模块和接收模块分别电连接。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括环路功率控制模块，所述环路功率控制模块与所述收发天线信号连接。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括环路功率控制模块，所述环路功率控制模块与所述收发天线信号连接。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述环路功率控制模块包括定向耦合器、检波器和AD转换器，所述定向耦合器与所述收发天线信号连接，所述检波器与所述定向耦合器电连接，所述AD转换器与所述检波器电连接。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述环路功率控制模块包括定向耦合器、检波器和AD转换器，所述定向耦合器与所述收发天线信号连接，所述检波器与所述定向耦合器电连接，所述AD转换器与所述检波器电连接。
8.一种路侧单元，包括主控模块，其特征在于，还包括如权利要求1-7所述的任意一种射频收发装置，所述主控模块与所述射频收发装置电连接。
9.一种智能停车场管理系统，包括停车场管理中心，其特征在于，还包括如权利要求8所述的路侧单元，所述路侧单元与所述停车场管理中心信号连接。
10.一种ETC，包括车载单元，其特征在于，还包括如权利要求8所述的路侧单元，所述路侧单元与所述车载单元交互通信。
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