CN205232209U - 一种基于零中频的信号接收电路、相控阵天线及路侧单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于零中频的信号接收电路、相控阵天线以及路侧单元。所述信号接收电路包括依次连接的天线、带通滤波器、低噪声放大器、移相器、零中频模块以及模数转换模块；与所述带通滤波器用于滤除干扰及杂散信号；与所述低噪声放大器用于对滤波后的信号进行放大；与所述移相器用于调节信号的相位；与所述零中频模块，用于将信号转换为基带信号并放大；与所述模数转换模块，用于将模拟信号转换为数字信号。本实用新型在传统的接收电路中采用零中频的技术，使得整个设备的体积可以做的很小，节省空间；降低了系统的功耗，节约了能源；进一步提高了系统的集成度，节约了系统的成本。本实用新型可广泛应用于智能交通领域。

Description

一种基于零中频的信号接收电路、相控阵天线及路侧单元

技术领域

本实用新型涉及智能交通领域，更具体的，涉及一种基于零中频的信号接收电路、相控阵天线及路侧单元。

背景技术

随着智能交通技术的广泛应用和迅猛发展，通过路侧单元RSU对车载单元OBU进行二维定位，已经成为一种行之有效的方法来解决ETC通车中出现的跟车干扰及旁道干扰。新一代的相控阵RSU，需要对车载单元OBU进行多路信号采集，并且保证在多路信号相位相同的情况下输入模数转换和FPGA中进行坐标计算。对多路信号进行接收并鉴相的传统方案中，整个链路需要多级放大，需要的分立器件很多，导致PCB的设计面积增大，进而增加了设备的体积。系统设计繁杂，中频放大用多级PA，导致系统功耗增加，设备发热量增加，不利于散热，进而影响系统性能。系统设计中用了声表面滤波器及多级PA，导致物料成本增加很大；中频信号的频率较高，需要高采样率的ADC器件，增加了ADC器件的采购成本。由于混频后系统是单路输出，共模抑制能力较差。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种基于零中频的信号接收电路及具有该电路的相控阵天线，以及具有该相控阵天线的路侧单元，以解决现有技术中电路体积大功耗高，无法满足更高要求的问题。

本申请第一方面提供一种基于零中频的信号接收电路，包括依次连接的天线、带通滤波器、低噪声放大器、移相器、零中频模块以及模数转换模块；与所述带通滤波器用于滤除干扰及杂散信号；与所述低噪声放大器用于对滤波后的信号进行放大；与所述移相器用于调节信号的相位；与所述零中频模块，用于将信号转换为基带信号并放大；与所述模数转换模块，用于将基带信号转换为数字信号。

具体的，所述零中频模块包括依次连接的正交混频器、低通滤波器以及差分放大器；所述正交混频器用于将信号转换为正交的差分基带信号；所述低通滤波器用于滤除干扰信号和杂散信号；所述差分放大器用于对滤波后的差分基带信号进行放大；

所述差分放大器的输出端与所述模数转换模块的输入端连接。

优选的，所述差分放大器为可变增益差分放大器。

具体的，所述带通滤波器的带宽为5700MHz～5820MHz。

具体的，所述电路还包括本振信号端，用于接收频率综合器发出的本振信号，所述本振信号的发射频率与天线采集信号频率一致。

本申请第二方面提供一种相控阵天线，包括上述的基于零中频的信号接收电路。

本申请第三方面提供一种高速公路不停车收费的路侧单元，包括上述相控阵天线。

本申请公开的基于零中频的信号接收电路，在传统的接收电路中采用零中频的技术，可以省略掉传统超外差接收机的中频声表滤波器、2-3级的中频放大器，可用一级差分放大器就可以替代；整个设备的体积可以做的很小，节省了空间；降低了系统的功耗，节约了能源；进一步提高了系统的集成度，节约了系统的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种基于零中频的信号接收电路的结构框图；

图2为本申请实施例公开的相控阵天线接收多路信号接收鉴相的框架图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例公开的基于零中频的信号接收电路的结构框图如图1所示。包括依次连接的天线、带通滤波器、低噪声放大器、移相器、零中频模块以及数模转换模块：

所述天线用于采集车载单元发射的射频信号；

所述带通滤波器通过射频同轴电缆与天线连接；车载单元信号经过带通滤波器，滤除掉带外的干扰及杂散信号，带通滤波器的带宽为5700MHz～5820MHz，带外抑制-35dB。接收到的车载单元信号可以通过带通滤波器，带通滤波器的带外信号将会被抑制。

所述低噪声放大器用于对经过带通滤波器滤波后信号进行放大。

所述移相器用于根据实际需要调节信号的相位。

所述零中频模块包括依次连接的正交混频器、低通滤波器以及差分放大器。

所述正交混频器分别与移相器的输出端和本振信号连接，整个装置有一个本振信号，本振信号的频率与接收到的车载信号频率相同。经过低噪声放大器放大的接收信号，与本振信号通过正交混频器混频，输出一个具有一定频率一定幅值的基带信号。正交混频器输出基带信号以差分对形式输出。差分信号输出有很高的共模抑制能力、提高了系统的信噪比并可以增加信号的保真度和稳定性。

所述低通滤波器用于对混频信号进行滤波，滤除干扰及杂散信号。

所述差分放大器用于对经过低通滤波器滤波后基带信号进行放大。正交混频器输出基带信号的最小电压幅值约为1.5mV，对后级的AD采样有压力，需要选用分辨率很高的ADC。所以在正交混频器输出后，需将基带信号的电压放大到合适的幅值，然后再给模数转换模块采样。本实施例中采用超低噪声的差分放大器，电压放大倍数可调。

所述数模转换模块与所述差分放大器的输出端连接，用于对信号进行采样，将模拟基带信号转换成数字信号。

在其他实施例中的零中频模块并不限定只能利用正交混频器、低通滤波器以及差分放大器组成。例如，其还可以直接利用正交混频器和差分放大器组成。因此，凡是能够实现将原始信号转换为基带信号并放大的电路结构都是本申请的保护范围。

本申请实施例还公开了一种相控阵天线，如图2所示的相控阵天线接收多路信号接收鉴相的框架图，其包括三个上述基于零中频的信号接收电路。其中，信号接收电路中上述的天线为相控阵天线中的三个天线振子。三个天线振子采集三路车载单元发射的信号，天线振子通过射频同轴电缆连接到基于零中频的信号接收电路中。其中，采集的车载单元的信号频率为信道1：5790MHz；信道2：5800MHz。

每一通道接收到的车载单元信号经过带通滤波器，滤除掉带外的干扰及杂散信号，带通滤波器的带宽为5700MHz～5820MHz，带外抑制-35dB。接收到的车载单元信号(频率5700MHz\5800MHz)可以通过带通滤波器，带通滤波器的带外的信号将会被抑制；车载单元信号经带通滤波器之后用低噪声放大器对小信号进行放大；通过移相器调节放大之后的信号的相位，可以保证各路信号以相同的相位输出给后级的采样电路，在本实施例中，以中间通道接收车载单元信号相位为基准，可以通过移相器调节其它两个通道接收信号的相位。相控阵天线系统有一个本振信号，其发射的信号频率为信道1：5790MHz；信道2：5800MHz，与接收到的车载单元信号频率一致。该本振信号通过三功分器，等分为三路，分别给上述三个信号接收电路提供本振信号。

经过低噪声放大器放大的接收信号，与本振信号通过正交混频器混频，输出一个具有一定频率一定幅值的基带信号。理论上其频率为0Hz，但实际上接收信号与本振信号的频率很难完全一致，总是存在微小的差异，所以混频后的频率一般小于等于100KHz。其幅值，也就是基带信号的峰值，由接收到的信号大小决定。一般来说，车载单元距离路侧单元较远的话，经过空间衰减，信号强度会很弱，混频后基带信号的峰值就会很小，最小电压幅值约为1.5mV。

正交混频器输出基带信号，基带信号分别以差分对形式输出。差分信号输出有很高的共模抑制能力、提高了系统的信噪比并可以增加信号的保真度和稳定性。

由于在系统中，正交混频器输出的最小电压幅值约为1.5mV，对后级的信号采样有压力，需要选用分辨率很高的模数转换模块。所以在正交混频器后连接超低噪声的差分放大器，电压放大倍数可调，将混频器输出的电压放大到合适的幅值，然后再给模数转换模块采样。

本申请实施例还公开了一种高速公路不停车收费的路侧单元，其包括前述实施例中的相控阵天线。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的相控阵天线的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请公开的基于零中频的信号接收电路，在传统的接收电路中采用零中频的技术，可以省略掉传统超外差接收机的中频声表滤波器、2-3级的中频放大器，可用一级差分放大器就可以替代；整个设备的体积可以做的很小，节省了空间；降低了系统的功耗，节约了能源；进一步提高了系统的集成度，节约了系统的成本。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种基于零中频的信号接收电路，其特征在于，包括依次连接的天线、带通滤波器、低噪声放大器、移相器、零中频模块以及模数转换模块；

所述带通滤波器用于滤除干扰及杂散信号；

所述低噪声放大器用于对滤波后的信号进行放大；

所述移相器用于调节信号的相位；

所述零中频模块，用于将模拟信号转换为基带信号并放大；

所述模数转换模块，用于将基带信号转换为数字信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述零中频模块包括依次连接的正交混频器、低通滤波器以及差分放大器；

所述正交混频器用于将信号转换为正交的差分基带信号；

所述低通滤波器用于滤除干扰信号和杂散信号；

所述差分放大器用于对滤波后的差分基带信号进行放大；

所述差分放大器的输出端与所述模数转换模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述差分放大器为可变增益差分放大器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电路，其特征在于，所述带通滤波器的带宽为5700MHz～5820MHz。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电路还包括本振信号端，用于接收频率综合器发出的本振信号，所述本振信号的发射频率与天线采集信号频率一致。

6.一种相控阵天线，其特征在于，包括权利要求1至5任一项所述的基于零中频的信号接收电路。

7.一种高速公路不停车收费的路侧单元，其特征在于，包括权利要求6所述的天线。