CN216721328U

CN216721328U - 用于车辆v2x设备的电路、v2x设备和车辆

Info

Publication number: CN216721328U
Application number: CN202220404117.6U
Authority: CN
Inventors: 李国锋; 张树民; 邓志伟
Original assignee: Zhidao Network Technology Beijing Co Ltd
Current assignee: Zhidao Network Technology Beijing Co Ltd
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2032-02-25

Abstract

本公开涉及一种用于车辆V2X设备的电路、V2X设备及车辆，可应用于无人/自动驾驶车辆或普通车辆，上述电路包括天线单元。上述天线单元包括：用于与V2X单元分别连接的收发主天线和接收辅天线，上述接收辅天线与一信号放大电路的信号输入端连接，上述信号放大电路的信号输出端经由第一电容连接至第一接线端，上述第一接线端还依序经由第一RL耦合过滤网络和第一电源连接至上述信号放大电路的电源输入端。其中，上述第一接线端用于通过电缆连接于上述V2X单元，上述电缆用于传输直流供电信号和接收到的V2X信号。电路设计简单方便，可以有效提高V2X设备的通信距离且供电线路无需额外安装。

Description

用于车辆V2X设备的电路、V2X设备和车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种用于车辆V2X设备的电路、V2X设备和车辆。

背景技术

在车辆领域，车联网通信技术(V2X，Vehicle to Everything)作为车路协同的一种实现技术，能够极大地提升交通运行效率，目前广泛应用于车辆通信和无人/自动驾驶等领域。

V2X设备安装在车辆上，可以实现车与车、车与路等之间的通信。车辆基于V2X设备发射的无线电能够实现测距、测速、定位或者导航等功能，进而促进无人/自动驾驶技术的落地。

目前的V2X设备通常由V2X主机、外接天线及相应外围供电等功能单元组成，V2X设备主机通常安装在车辆内部，天线通过电缆(例如为射频线缆)安装固定在车顶位置。

实用新型内容

为了至少解决车辆V2X设备的通信距离有限以及如何方便进行供电线路的安装的技术问题，本公开的实施例提供了一种用于车辆V2X设备的电路、V2X设备及车辆。

第一方面，本公开的实施例提供了一种用于车辆V2X设备的电路。上述电路包括天线单元。上述天线单元包括：用于与V2X单元分别连接的收发主天线和接收辅天线，上述接收辅天线与一信号放大电路的信号输入端连接，上述信号放大电路的信号输出端经由第一电容连接至第一接线端，上述第一接线端还依序经由第一RL耦合过滤网络和第一电源连接至上述信号放大电路的电源输入端。其中，上述第一接线端用于通过电缆连接于上述V2X单元，上述电缆用于传输直流供电信号和接收到的V2X信号。

根据本公开的实施例，上述天线单元还包括：第二电容，上述第二电容的一端连接于上述第一RL耦合过滤网络和上述第一电源之间，上述第二电容的另一端接地。

根据本公开的实施例，上述电路还包括V2X单元。上述V2X单元包括：用于产生V2X信号的V2X模块，第二电源；上述V2X模块具有用于连接上述接收辅天线的信号输入端，上述信号输入端经由第三电容连接至第二接线端，上述第二接线端用于连接至上述第一接线端；上述第二接线端还经由第二RL耦合过滤网络连接至上述第二电源的电源输出端。

根据本公开的实施例，上述第二电源的输入端用于输入上述V2X单元的外部供电。

根据本公开的实施例，上述V2X单元还包括：第四电容，上述第四电容的一端连接于上述第二RL耦合过滤网络和上述第二电源之间，上述第四电容的另一端接地。

根据本公开的实施例，上述V2X模块还具有用于连接上述收发主天线的信号输入输出端，上述信号输入输出端经由第五电容连接至第三接线端，上述第三接线端用于连接至上述收发主天线。

根据本公开的实施例，上述电路还包括：第一电缆，连接于上述第一接线端与上述第二接线端之间；第二电缆，连接于上述收发主天线与上述第三接线端之间。

根据本公开的实施例，上述V2X模块包括：基带模块和射频模块，上述基带模块用于产生开关控制信号，上述射频模块的控制端连接于上述基带模块的控制信号输出端，上述射频模块的I/O端与上述信号输入输出端连接，上述射频模块的接收端与上述信号输入端连接。

第二方面，本公开的实施例提供了一种V2X设备，上述V2X设备包括如上所述的电路。

第三方面，本公开的实施例提供了一种车辆，上述车辆包括如上所述的电路或如上所述的V2X设备。上述车辆为无人/自动驾驶车辆或普通车辆。

本公开实施例提供的上述技术方案至少具有如下优点的部分或全部：

通过在收发主天线和接收辅天线中针对接收辅天线一侧的传输路径设置信号放大电路，弥补由于V2X设备与天线单元之间进行长线传输带来的功率损失，进而提高V2X设备接收灵敏度、达到增加V2X设备通信距离的目的；另外，在对信号放大电路进行供电时，整体上通过将信号放大电路的供电串入电缆中，在不增加电缆及安装难度的情况下，提高V2X设备的接收灵敏度；具体而言，基于第一电容、第一RL耦合过滤网络和第一电源的设置，能够使得经电缆传输过来的携带有直流供电信号的V2X信号中的直流供电信号经由第一RL耦合过滤网络输入至第一电源，由第一电源将输入的电源调节为信号放大电路所需的供电范围；此外，接收辅天线经信号放大电路放大后的V2X信号(射频信号)经第一电容输出到达第一接线端，由于第一RL耦合过滤网络对射频信号呈现高阻状态，使得接收后经放大的射频信号通过电缆传输给V2X单元，而不会影响信号放大电路的供电；电路设计简单方便，可以有效提高V2X设备的通信距离且供电线路无需额外安装。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性地示出了根据本公开一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图；

图2示意性地示出了根据本公开另一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图；

图3示意性地示出了根据本公开一实施例的用于车辆V2X设备的电路的信号传输过程示意图；

图4示意性地示出了根据本公开又一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图；

图5示意性地示出了根据本公开再一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图；以及

图6示意性地示出了根据本公开另一实施例的用于车辆V2X设备的电路的信号传输过程示意图。

具体实施方式

考虑到V2X射频工作在5.9GHz频率、频段较高，射频线缆对信号衰减很大；尤其是当车型相对较大时，连接于天线和V2X设备之间的射频线缆大致会有5米长，对应的衰减会达到近10dB；这样会导致通信距离降低到原来的1/3。因此，如何提升车辆V2X设备的通信距离成为有待于解决的技术问题。

在实现本公开技术构思的过程中发现：按照相关V2X通信规范的要求，有的V2X设备有两根天线：主天线同时进行信号收发、辅天线只是接收信号，V2X协议标准中对于终端发射功率有明确的要求、最大发射功率为23dBm±2dB，所以在V2X模组(后续描述为V2X模块)的发射端无法再继续增大发射功率；如果采用在天线端增加发射功率来提升通信距离的方式，由于V2X模块工作在时分双工模式(TDD模式，在TDD模式的移动通信系统中，接收和传送在同一频率信道(即载波)的不同时隙，用保证时间来分离接收和传送信道)下，需要对收发按时序进行切换控制，实现起来较为困难。

有鉴于此，本公开的实施例提供了一种用于车辆V2X设备的电路、V2X设备和车辆，通过在收发主天线和接收辅天线中针对接收辅天线一侧的传输路径设置信号放大电路，弥补由于V2X设备与天线单元之间进行长线传输带来的功率损失，进而提高V2X设备接收灵敏度、达到增加V2X设备通信距离的目的；另外，在对信号放大电路进行供电时，整体上通过将信号放大电路的供电串入电缆中，在不增加电缆及安装难度的情况下，提高V2X设备的接收灵敏度。

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1示意性地示出了根据本公开一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图。

本公开的第一个示例性实施例提供了一种用于车辆V2X设备的电路。

参照图1所示，本公开的实施例提供的用于车辆V2X设备的电路100包括：天线单元120。上述天线单元120包括：用于与V2X单元110分别连接的收发主天线121和接收辅天线122，上述接收辅天线122与一信号放大电路123的信号输入端连接，上述信号放大电路123的信号输出端经由第一电容C₁连接至第一接线端J₁，上述第一接线端J₁还依序经由第一RL耦合过滤网络R₁-L₁和第一电源S₁连接至上述信号放大电路123的电源输入端。其中，上述第一接线端J₁用于通过电缆连接于上述V2X单元110，上述电缆中传输的为携带有直流供电信号的V2X信号。

在一实施例中，上述信号放大电路123可以是低噪声放大器LNA，用于对接收辅天线接收到的微弱V2X信号进行放大，以补偿电缆传输过程中的功率损失。在一些实施场景中，LNA可以尽量选择噪声系数小的器件，以免影响到最终解调信号的信噪比。

其中第一电源S₁的输入端连接于第一RL耦合网络R₁-L₁的输出端，第一电源S₁的输出端连接于信号放大电路123的电源输入端，第一电源可以被视为是进行供电信号转接或提供供电信号的电路。

上述第一RL耦合过滤网络R₁-L₁包括并联连接的第一电阻R₁和第一电感L₁。

图2示意性地示出了根据本公开另一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图。

根据本公开的实施例，参照图2所示，上述天线单元100还包括：第二电容C₂，上述第二电容C₂的一端连接于上述第一RL耦合过滤网络R₁-L₁和上述第一电源S₁之间，上述第二电容C₂的另一端接地。

通过设置第二电容C₂，能够对第一电源S₁的输入信号起到滤波作用，使得供电输入稳定。

下面结合图3来描述上面各个实施例对应的天线单元中的信号传输过程。

图3示意性地示出了根据本公开一实施例的用于车辆V2X设备的电路的信号传输过程示意图。

参照图3所示，由于第一电容C₁起到隔离直流的作用，通过电缆传输过来的直流供电信号只能经过包含第一电阻R₁和第一电感L₁的第一RL耦合网络R₁-L₁之后输出至第一电源S₁的输入端；经第一电源S₁对输入的电源信号进行调节后再给信号放大电路123进行供电，参照图3中虚线箭头示意的直流供电信号Sig1的传输路径所示，直流供电信号不会越过第一电容C₁而传输至信号放大单元123所在的信号接收路径，如此一来，供电的传输路径不会影响V2X信号的接收路径。

另外，继续参照图3所示，在接收辅天线122接收到V2X信号(例如为射频信号)的情况下，将接收信号表示为Sig2，接收信号Sig2经由上述信号放大单元123进行放大，放大后的信号经过第一电容C₁传输至第一接线端J₁，由于第一RL耦合网络R₁-L₁对V2X信号(射频信号)呈现高阻状态，使得接收的有用射频信号也不会传输至第一电源S₁，如此一来，V2X信号的接收路径也不会影响信号放大单元的供电路径；基于第一电容C₁、第一RL耦合网络R₁-L₁和第一电源S₁的设置，整体上实现了在接收端的电源信号和射频信号之间的分离和同一电缆中的串行反向传输，电路简便而巧妙，有效提升信号接收灵敏度和通信距离，且在V2X单元和天线单元只需要保留原先的连接电缆(例如为射频线缆/电缆)即可，无需新增额外的供电线路。

图4示意性地示出了根据本公开又一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图。

根据本公开的实施例，参照图4所示，上述电路100还包括V2X单元110，该V2X单元110用于产生通信信号及进行接收信号和对应协议的处理。上述V2X单元110包括：用于产生V2X信号的V2X模块111，第二电源S₂；上述V2X模块111具有用于连接上述接收辅天线122的信号输入端J₄，上述信号输入端J₄经由第三电容C₃连接至第二接线端J₂，上述第二接线端J₂用于连接至上述第一接线端J₁；上述第二接线端J₂还经由第二RL耦合过滤网络R₂-L₂连接至上述第二电源S₂的输出端。

上述第二耦合过滤网络R₂-L₂包括并联连接的第二电阻R₂和第二电感L₂。

根据本公开的实施例，参照图4所示，上述第二电源S₂的输入端用于输入上述V2X单元的外部供电。

图5示意性地示出了根据本公开再一实施例的用于车辆V2X设备的电路的结构示意图。

根据本公开的实施例，参照图5所示，上述V2X单元110还包括：第四电容C₄，上述第四电容C₄的一端连接于上述第二RL耦合过滤网络R₂-L₂和上述第二电源S₂之间，上述第四电容C₄的另一端接地。

通过设置第四电容C₄，能够对第二电源S₂的输出信号起到滤波作用，使得供电输出稳定。

根据本公开的实施例，参照图4和图5所示，上述V2X模块111还具有用于连接上述收发主天线的信号输入输出端J₅，上述信号输入输出端J₅经由第五电容C₅连接至第三接线端J₃，上述第三接线端J₃用于连接至上述收发主天线121。

根据本公开的实施例，参照图4和图5所示，上述电路100还包括：第一电缆D₁，连接于上述第一接线端J₁与上述第二接线端J₂之间；第二电缆D₂，连接于上述收发主天线121与上述第三接线端J₃之间。

根据本公开的实施例，参照图4和图5所示，上述V2X模块111包括：基带模块和射频模块，上述基带模块用于产生开关控制信号，上述射频模块的控制端连接于上述基带模块的控制信号输出端，基带模块输出的控制信号用于控制射频模块产生预设参数的射频输出，上述射频模块的I/O端与上述信号输入输出端J₅连接，上述射频模块的接收端与上述信号输入端J₄连接。上述基带模块例如为基带芯片，上述射频模块例如为射频芯片。

下面结合图6来描述包含V2X单元的实施例对应的信号传输过程。

天线单元一侧的信号传输过程与前面关于天线单元的传输过程一致，这里参照图6来着重说明V2X单元一侧的信号传输过程。

参照图6所示，第二电源S₂根据外部供电(例如为V2X车载电源的供电)转化为预设电压/电流范围的直流供电信号进行输出，经由第二RL耦合过滤网络R₂-L₂传输至第二接线端J₂，由于第三电容C₃具有隔离直流的作用，直流供电信号Sig1不会传输至V2X模块的信号输入端J₄，如此一来，供电的传输路径不会影响信号接收路径；

另外，由于第二RL耦合网络R₂-L₂对电缆(例如为第一电缆D₁)传输的经信号放大单元放大后的V2X信号(射频信号)呈现高阻状态，使得接收信号Sig2只会通过第三电容C₃输入至V2X模块111的射频模块的接收端，如此一来，信号接收路径也不会影响供电的传输路径。

射频模块根据接收端接收到的来自接收辅天线122的第一接收信号和I/O端接收到的来自收发主天线121的第二接收信号来进行相关计算(定位、导航等)。

本公开的第二个示例性实施例提供了一种V2X设备，上述V2X设备包括如上所述的电路。

本公开的第三个示例性实施例提供了一种车辆，上述车辆包括如上所述的电路或如上所述的V2X设备。上述车辆为无人/自动驾驶车辆或普通车辆。

综上所述，本实施例提供的电路中，通过在收发主天线和接收辅天线中针对接收辅天线一侧的传输路径设置信号放大电路，弥补由于V2X设备与天线单元之间进行长线传输带来的功率损失，进而提高V2X设备接收灵敏度、达到增加V2X设备通信距离的目的；另外，在对信号放大电路进行供电时，整体上通过将信号放大电路的供电串入电缆中，在不增加电缆及安装难度的情况下，提高V2X设备的接收灵敏度；具体而言，基于第一电容、第一RL耦合过滤网络和第一电源的设置，能够使得经电缆传输过来的携带有直流供电信号的V2X信号中的直流供电信号经由第一RL耦合过滤网络输入至第一电源，由第一电源将输入的电源调节为信号放大电路所需的供电范围；此外，接收辅天线经信号放大电路放大后的V2X信号(射频信号)经第一电容输出到达第一接线端，由于第一RL耦合过滤网络对射频信号呈现高阻状态，使得接收后经放大的射频信号通过电缆传输给V2X单元，而不会影响信号放大电路的供电；电路设计简单方便，可以有效提高V2X设备的通信距离且供电线路无需额外安装。

上述各个模块中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。上述各个模块中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开的技术构思。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种用于车辆V2X设备的电路，其特征在于，所述电路包括：

天线单元，所述天线单元包括：用于与V2X单元分别连接的收发主天线和接收辅天线，所述接收辅天线与一信号放大电路的信号输入端连接，所述信号放大电路的信号输出端经由第一电容连接至第一接线端，所述第一接线端还依序经由第一RL耦合过滤网络和第一电源连接至所述信号放大电路的电源输入端；

其中，所述第一接线端用于通过电缆连接于所述V2X单元，所述电缆用于传输直流供电信号和接收到的V2X信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述天线单元还包括：

第二电容，所述第二电容的一端连接于所述第一RL耦合过滤网络和所述第一电源之间，所述第二电容的另一端接地。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

V2X单元，所述V2X单元包括：用于产生V2X信号的V2X模块，第二电源；所述V2X模块具有用于连接所述接收辅天线的信号输入端，所述信号输入端经由第三电容连接至第二接线端，所述第二接线端用于连接至所述第一接线端；所述第二接线端还经由第二RL耦合过滤网络连接至所述第二电源的电源输出端。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第二电源的输入端用于输入所述V2X单元的外部供电。

5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述V2X单元还包括：

第四电容，所述第四电容的一端连接于所述第二RL耦合过滤网络和所述第二电源之间，所述第四电容的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述V2X模块还具有用于连接所述收发主天线的信号输入输出端，所述信号输入输出端经由第五电容连接至第三接线端，所述第三接线端用于连接至所述收发主天线。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：

第一电缆，连接于所述第一接线端与所述第二接线端之间；

第二电缆，连接于所述收发主天线与所述第三接线端之间。

8.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述V2X模块包括：基带模块和射频模块，所述基带模块用于产生开关控制信号，上述射频模块的控制端连接于上述基带模块的控制信号输出端，所述射频模块的I/O端与所述信号输入输出端连接，所述射频模块的接收端与所述信号输入端连接。

9.一种V2X设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的电路。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的电路或权利要求9所述的V2X设备。